关于malloc/free用法

和很多人一样，我一直觉得new/delete和malloc/free的用法很随意，直到我真正遇到了麻烦，才想着去好好区分一下。

（1）首先mallo函数原型void* malloc(size_t)。头文件stdlib.h。malloc 向系统申请分配指定size_t个字节的内存空间。返回类型是 void* 类型。void* 表示未确定类型的指针。C,C++规定，void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针。

int* p = (int *) malloc (sizeof(int)); 必须加(int* )强制转换，否则编译会报错。

（2）那么malloc是怎么工作的呢。malloc首先会将内存分成一个长的空闲链表，当你申请空间时，它会沿着链表找到一块足以满足要求的内存，将需要的大小分配给你，剩余的返回空余链表中，当你使用free函数释放空间时，它将这部分空间返回到链表中。这样有时候就会导致，空闲链会被切成很多的小内存片段，如果这时你申请一个大的内存片段，那么空闲链上可能没有可以满足要求的片段了。于是，malloc函数请求延时，并开始在空闲链上翻箱倒柜地检查各内存片段，对它们进行整理，将相邻的小空闲块合并成较大的内存块。如果无法获得符合要求的内存块，malloc函数会返回NULL指针，因此在调用malloc动态申请内存块时，一定要进行返回值的判断。（这一点好像大多数程序都不会注意）

if(p)

　　cout<<"Memory Allocated ";

else

　　cout<<"Not Enough Memory!";　　

（3）至于new到底干了些什么，我们先不追究，可以看看它和malloc的区别：

①申请的内存所在位置

new操作符从自由存储区（free store）上为对象动态分配内存空间，而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语，是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C语言使用malloc从堆上分配内存，使用free释放已分配的对应内存。

②返回类型的区别

new分配成功时，返回的是对象类型的指针，无须进行类型转换，故new是符合类型安全性的操作符。而malloc内存分配成功则是返回void * ，需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。
③内存分配失败时的返回值

new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常，它不会返回NULL，所以它不用额外去进行返回值判断，因为即便失败，也不会返回NULL；malloc分配内存失败时返回NULL。

④是否需要指定内存大小

使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算，而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸。

⑤操作对象不同

malloc与free是C++/C 语言的标准库函数，new/delete 是C++的运算符。对于非内部数据类的对象而言，光用maloc/free 无法满足动态对象的要求。（比如string类型就只能用new，因为它不是内部数据类）对象在创建的同时要自动执行构造函数， 对象消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free 是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加malloc/free。

⑤是否调用构造函数和析构函数

使用new操作符来分配对象内存时会经历三个步骤：

• 第一步：调用operator new 函数（对于数组是operator new[]）分配一块足够大的，原始的，未命名的内存空间以便存储特定类型的对象。
• 第二步：编译器运行相应的构造函数以构造对象，并为其传入初值。
• 第三步：对象构造完成后，返回一个指向该对象的指针。

使用delete操作符来释放对象内存时会经历两个步骤：

• 第一步：调用对象的析构函数。
• 第二步：编译器调用operator delete(或operator delete[])函数释放内存空间。

⑥对数组的处理

C++提供了new[]与delete[]来专门处理数组类型:它会分别调用构造函数函数初始化每一个数组元素，释放对象时为每个对象调用析构函数。

A * ptr = new A[10];//分配10个A对象

delete [] ptr;

至于malloc，它并知道你在这块内存上要放的是不是数组，反正它就给你一块原始的内存，再给你个内存的地址就完事。所以如果要动态分配一个数组的内存，还需要我们手动自定数组的大小。

⑦new与malloc是否可以相互调用

operator new /operator delete的实现可以基于malloc，而malloc的实现不可以去调用new。

如果用free释放“new创建的动态对象”，那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”，理论上讲程序不会出错，但是该程序的可读性很差。

⑧是否可以被重载

opeartor new /operator delete可以被重载。标准库是定义了operator new函数和operator delete函数的8个重载版本，总之，我们知道我们有足够的自由去重载operator new /operator delete ,以决定我们的new与delete如何为对象分配内存，如何回收对象。

而malloc/free并不允许重载。

⑨ 能够直观地重新分配内存

使用malloc分配的内存后，如果在使用过程中发现内存不足，可以使用realloc函数进行内存重新分配实现内存的扩充。realloc先判断当前的指针所指内存是否有足够的连续空间，如果有，原地扩大可分配的内存地址，并且返回原来的地址指针；如果空间不够，先按照新指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来的内存区域。

new没有这样直观的配套设施来扩充内存。