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C++中new和malloc有何不同 运算符与函数的底层实现差异

P粉602998670

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发布时间:2025-07-17 08:51:02

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来源于php中文网

原创

new和malloc++的主要区别在于:1.new是c++运算符,自动调用构造函数,而malloc是c函数,仅分配原始内存;2.内存分配失败时new抛异常,malloc返回null;3.new分配后内存会初始化,malloc分配未初始化内存;4.new需配对delete释放,malloc需配对free;5.new底层封装了malloc并添加构造支持。例如int p1 = new int;会调用构造函数,而int p2 = (int*)malloc(sizeof(int));不会,且malloc需手动检查返回值,二者不可混用否则导致崩溃。

C++中new和malloc有何不同 运算符与函数的底层实现差异

在C++中,newmalloc都能用来动态分配内存,但它们的用途、行为以及底层机制有明显区别。理解这些差异不仅有助于写出更安全高效的代码,也能加深对C++运行机制的理解。

C++中new和malloc有何不同 运算符与函数的底层实现差异

new是运算符,malloc是函数

这是两者最直观的区别。new是C++语言内置的运算符,而malloc是C标准库中的一个函数(定义在头文件中)。
这意味着new在编译时就能被处理,而malloc是在运行时通过函数调用完成的。

举个例子:

C++中new和malloc有何不同 运算符与函数的底层实现差异
int* p1 = new int;      // 使用 new 分配内存,并调用构造函数
int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int));  // 只分配内存,不调用构造函数

可以看到,new会自动调用对象的构造函数,而malloc只是简单地分配一块“原始”内存空间。

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内存分配失败时的行为不同

当内存分配失败时,newmalloc的处理方式也不同:

C++中new和malloc有何不同 运算符与函数的底层实现差异
  • new默认会抛出std::bad_alloc异常(如果你没有使用nothrow版本)
  • malloc则返回一个空指针NULL

所以在写代码时,使用malloc通常需要手动检查返回值是否为NULL,而使用new如果不捕获异常可能会导致程序崩溃。

建议:

  • 如果你希望new返回空指针而不是抛异常,可以这样写:
    int* p = new(std::nothrow) int;
    if (!p) {
        // 处理内存分配失败
    }

new负责构造,malloc只管分配

这是两者在语义层面的核心差异。new不仅仅是分配内存,它还会调用类的构造函数来初始化对象;而malloc只是申请一块未初始化的内存区域。

例如:

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class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "Constructor called!" << std::endl; }
};

MyClass* obj1 = new MyClass;     // 输出 Constructor called!
MyClass* obj2 = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass));  // 不输出任何内容

这时obj2指向的是一块未初始化的内存,如果直接使用就可能引发未定义行为。想要正确初始化,还需手动调用构造函数(比如使用定位new)。


如何释放资源?delete 和 free 也要一一对应

既然分配方式不同,释放的方式也不能混用:

  • new分配的内存必须用delete释放
  • malloc分配的内存必须用free释放

千万不要混用,否则可能导致崩溃或资源泄漏。比如:

int* p = new int;
free(p);  // 错误!应该用 delete

另外,delete会先调用析构函数再释放内存,而free只是释放内存,不会做任何清理工作。

常见误区:

  • 有人以为deletefree差不多,其实delete做了更多事
  • 想当然地认为malloc+构造函数=new,其实顺序和方式都容易出错

底层实现上的关键区别

从系统层面看,malloc通常是基于操作系统的内存管理接口(如Linux下的brk()mmap())实现的,它维护了一个堆区域用于分配内存。

new在底层其实是调用了malloc(或其他类似的内存分配函数),然后再加上构造函数的调用。也就是说,new是对malloc的一层封装,加入了面向对象的支持。

总结一下底层流程:

  • new → 调用operator new()(底层一般是malloc)→ 调用构造函数
  • delete → 调用析构函数 → 调用operator delete()(底层一般是free

所以可以说,newmalloc的关系就像“买菜+做饭”和“只买菜”的区别。


基本上就这些。虽然看起来都是分配内存,但一个是面向对象的操作符,一个是C语言遗留下来的函数,它们之间的差别远不止表面这么简单。

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