比较C++的内存分配与管理方式new/delete与C语言中的malloc/realloc/calloc/free。

简介: 在实用性方面,C++的内存管理方式提供了面向对象的特性,它是处理构造和析构、需要类型安全和异常处理的首选方案。而C语言的内存管理函数适用于简单的内存分配,例如分配原始内存块或复杂性较低的数据结构,没有构造和析构的要求。当从C迁移到C++,或在C++中使用C代码时,了解两种内存管理方式的差异非常重要。

C++和C语言在内存分配和管理方面提供了各自的机制。C++通过 newdelete运算符提供了一种面向对象的方法来分配和释放动态内存,而C使用的是库函数 malloc, realloc, callocfree

new运算符在C++中用于分配内存。与C语言中的 malloc不同,new不仅分配内存,还会调用对象的构造函数(如果有的话)进行初始化。这确保了对象得到了适当的设置。例如,当创建一个C++类的实例时,使用 new可以自动触发构造函数,设定类成员的初始状态。释放由 new分配的内存时,需要使用与之对应的运算符 delete,这个运算符会自动调用对象的析构函数,然后释放内存。在 new失败时,它会抛出一个类型为 std::bad_alloc的异常。

delete运算符能够处理单个对象和对象数组的释放,当删除对象数组时,必须使用 delete[]语法来确保为数组中的每个对象调用析构函数。对于单个对象,delete足以正确地进行内存释放和资源回收。

malloc函数是C语言标准库提供的一个函数,它仅分配指定大小的内存块,不负责初始化内存。malloc在不能成功分配内存时,返回 NULL指针而不是抛出异常。释放使用 malloc获得的内存,需要使用 free函数。free函数不调用对象的析构函数,因为C语言没有析构的概念。

calloc函数与 malloc功能类似,但它在分配内存后会初始化内存区域,将所有位设置为0。这对于某些情况下需要初始化的数据尤其有用。另一个函数 realloc可以改变先前使用 malloccalloc分配的内存块的大小,如果需要,它可能会将内存块移动到新的位置。

C++的 newdelete与C的 malloc,free,realloccalloc比较如下:

  • 类型安全性:C++的 new是类型安全的,能够返回正确的类型指针,而C的内存分配函数返回 void*,需要类型转换。
  • 构造和析构new会自动调用构造函数,而 delete会调用析构函数。C的内存分配函数不处理对象的构造和析构。
  • 异常处理:在C++中,new会在内存分配失败时抛出异常。C语言的内存分配函数在失败时返回 NULL
  • 内存初始化calloc会初始化内存为零,而 new不保证内存内容,但可以通过值初始化(new int())进行初始化。mallocrealloc也不保证内存内容。
  • 扩展性:C的 realloc可以调整已分配内存的大小,C++没有直接的等价功能,修改内存大小通常需要手动实现,可能涉及到分配新内存,拷贝旧数据后释放旧内存。
  • 内存对齐:C++的 new通常保证更好的内存对齐,适合对象所需的对齐要求。

在实用性方面,C++的内存管理方式提供了面向对象的特性,它是处理构造和析构、需要类型安全和异常处理的首选方案。而C语言的内存管理函数适用于简单的内存分配,例如分配原始内存块或复杂性较低的数据结构,没有构造和析构的要求。当从C迁移到C++,或在C++中使用C代码时,了解两种内存管理方式的差异非常重要。

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