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C++——new和delete關(guān)鍵字-創(chuàng)新互聯(lián)

什么是new和delete

newdelete不是函數(shù),和sizeof一樣都是C++定義的關(guān)鍵字,不同的是sizeof在編譯時(shí)就可以確定其返回值,而newdelete相對復(fù)雜

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示例

string *ps = new string("hello world");

如果換做c語言,上面這句話就會變成:

char *ps = (char *)malloc(sizeof(char)*12);
ps = "hello world";

這里就可以看出newmallocc的幾點(diǎn)不同:

  • malloc申請完空間后不會對內(nèi)存進(jìn)行必要的初始化,而new可以
  • new操作符內(nèi)存分配成功時(shí),返回的是對象類型的指針,類型嚴(yán)格與對象匹配,無須進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換,即new是類型安全性的操作符;而malloc內(nèi)存分配成功后返回的是void*,需要通過強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換,將通用類型指針void*轉(zhuǎn)換成所需要的指針
  • new操作符申請內(nèi)存分配時(shí)無須指定內(nèi)存塊的大小,編譯器會根據(jù)類型信息自行計(jì)算;而malloc需要顯示地寫出所需內(nèi)存塊的大小

new和malloc更多的不同請參考此文章

總結(jié)表

特征new/deletemalloc/free
分配內(nèi)存的位置自由存儲區(qū)
內(nèi)存分配成功的返回值完整類型指針void*
內(nèi)存分配失敗的返回值默認(rèn)拋出異常返回NULL
分配內(nèi)存的大小由編譯器根據(jù)類型計(jì)算得出必須顯式指定字節(jié)數(shù)
處理數(shù)組有處理數(shù)組的new版本new[]需要用戶計(jì)算數(shù)組的大小后進(jìn)行內(nèi)存分配
已分配內(nèi)存的擴(kuò)充無法直觀地處理使用realloc簡單完成
是否相互調(diào)用可以,看具體的operator new/delete實(shí)現(xiàn)不可調(diào)用new
分配內(nèi)存時(shí)內(nèi)存不足客戶能夠指定處理函數(shù)或重新制定分配器無法通過用戶代碼進(jìn)行處理
函數(shù)重載允許不允許
構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)調(diào)用不調(diào)用
new和delete的背后機(jī)制

通過示例說明:

class A
{private:
    int var;
    FILE *file;
   public:
   	A(int v): var(v) {fopen_s(&file, "test", "r");
    }
    ~A(){fclose(file);
    }
};

類A中有兩個(gè)私有成員,一個(gè)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),構(gòu)造函數(shù)根據(jù)傳遞參數(shù)初始化var并且打開文件,析構(gòu)函數(shù)關(guān)閉文件

我們使用下面代碼創(chuàng)建一個(gè)類的對象,返回其指針pa

A *pa = new A(10);

如下圖所示new完成的工作:

在這里插入圖片描述

可以將new實(shí)例化對象的過程分為三步:

  1. 分配指定大小的內(nèi)存塊;
  2. 在內(nèi)存塊上調(diào)用構(gòu)造函數(shù)對類對象進(jìn)行初始化
  3. 返回內(nèi)存塊的地址(指針)

那么delete會做什么呢?

delete pa;

如下圖所示:

即將delete一個(gè)對象的過程也可以分兩步:

  1. 先調(diào)用析構(gòu)函數(shù),將打開的文件關(guān)閉
  2. 釋放pa所指內(nèi)存塊的空間,即pa變成空指針
申請和釋放一個(gè)數(shù)組

常用的動態(tài)分配一個(gè)數(shù)組方法

string *psa = new string[10];
int *pia = new int[10];

上面在申請數(shù)組的時(shí)候都用到了new []表達(dá)式,第一個(gè)數(shù)組是string類型,在分配了保存對象的內(nèi)存空間(10個(gè)string的大?。?,并調(diào)用string類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)來依次初始化每個(gè)元素,最后返回第一個(gè)string的地址作為string數(shù)組的地址;第二個(gè)數(shù)組是int類型的,int是內(nèi)置類型不存在構(gòu)造函數(shù),所以new的過程中,不存在初始化,只分配了10個(gè)int類型的內(nèi)存空間。

如果想釋放空間,則使用下面語句

delete [] psa;
delete [] pia;

都用到了delete []表達(dá)式,注意這個(gè)[]一般情況下不能漏下。釋放string數(shù)組的空間時(shí),先對數(shù)組內(nèi)的每個(gè)元素都調(diào)用析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)對象,再釋放掉整個(gè)數(shù)組的空間;而在釋放int數(shù)組時(shí),因?yàn)椴淮嬖谖鰳?gòu)函數(shù),所以會直接釋放整個(gè)int數(shù)組的空間。

可以看到delete[]中并沒有填數(shù)組的大小,那么delete關(guān)鍵字怎么知道需要調(diào)用析構(gòu)函數(shù)多少次呢?

回到new [size],我們new一個(gè)對象數(shù)組時(shí),還需要保存數(shù)組的維度,c++的做法是在分配數(shù)組空間時(shí)多分配4個(gè)字節(jié),專門保存數(shù)組的大小,在delete []時(shí)就可以取出這個(gè)保存的數(shù),就知道需要調(diào)用析構(gòu)函數(shù)多少次了。

依舊以類A為例,

A *pAa = new A[3];

發(fā)生過程如下圖:

在這里插入圖片描述

注意到,在申請數(shù)組對象的上面確實(shí)多分配了4個(gè)字節(jié)用來保存數(shù)組的大小,但是最終返回的地址(指針)是指向第一個(gè)數(shù)組元素的。

在釋放空間時(shí):

delete []pAa;

發(fā)生的過程如下圖:

[外鏈圖片轉(zhuǎn)存失敗,源站可能有防盜鏈機(jī)制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-Oq1fz5ju-1669642247943)(D:\Note\截圖\image-20221128211757009.png)]

要注意的是,先從目標(biāo)地址的前4個(gè)字節(jié)中,取出數(shù)作為調(diào)用析構(gòu)函數(shù)的次數(shù),依次析構(gòu)數(shù)組內(nèi)的元素;最后在釋放內(nèi)存空間的時(shí)候,傳遞給operator delete[]()的參數(shù)是pAa-4,即還要釋放前面4個(gè)字節(jié)

new/delete與new[]/delete[]的配對使用

經(jīng)過上面的分別對new/delete和new[]/delete[]的使用,可以得知這兩對之間一般情況下不能拆開隨意組合,不然會導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)存泄露/重復(fù)釋放問題:

string *psa = new string[10];
delete psa;

如果delete沒有后面的[]意味它只會析構(gòu)一次,那么剩下的9個(gè)string對象和上面的4字節(jié)數(shù)將永遠(yuǎn)不會被釋放,當(dāng)數(shù)組很大時(shí)會造成很嚴(yán)重的內(nèi)存泄露;相反如果是new/delete[]會導(dǎo)致重復(fù)釋放內(nèi)存的問題。

一般情況下意味也有特殊情況,如下所示:

int *pia = new int[10];
delete pia;

這個(gè)操作又是合理的,因?yàn)椴顒e在int和string不同,int是內(nèi)置類型,不存在構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù),也就是說new[]的時(shí)候多分配的4個(gè)字節(jié),是因?yàn)閐elete的時(shí)候需要知道調(diào)用析構(gòu)函數(shù)的次數(shù),但是當(dāng)對象類型都沒有析構(gòu)函數(shù)時(shí),也就沒有多分配這4個(gè)字節(jié)的必要。直接delete piaoperator delete傳遞的參數(shù)就是pia的值(數(shù)組第一個(gè)元素的地址),直接釋放所分配的內(nèi)存塊大小即可,無需析構(gòu)。

參考文章
淺談 C++ 中的 new/delete 和 new[]/delete[]

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文章出自:http://aaarwkj.com/article44/coiohe.html

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