C++學習之new()和malloc()函數

熟悉c 的朋友應該都知道，c 提供給了程式設計師與硬體打交道的可能性，比如說記憶體管理。一個高水準的c 程式設計師可以將c 程式的效能優化到極致，榨乾硬體資源。而現在我想說說與記憶體管理有關的new 和 malloc()。

　　先說說malloc()，malloc是從C語言那裡繼承過來的一個函數，其用於分配一片內存，它的返回結果是一個指向你所需求的內存的指針，其函數原型和使用例子如下：

/*
　　函数原型
　　其中__size是你要分配的大小，其单位是byte
*/
void* malloc(size_t __size);

// 用例
int* pInt = (int*) malloc(sizeof(int));　　　　　　　　　　　　　　　// 分配了一个int
double* pDoubleArray = (double*) malloc(sizeof(double) * 5);　　 // 分配了一个double数组，其大小为5

　　一般來說，malloc總是能為你分配出記憶體。但是也存在山窮水盡，記憶體不夠用的情況。這時候malloc會回傳一個空指標(NULL, nullptr)。當你使用malloc的時候，你最好每次都要判斷一下回傳的指標是否為空。

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　　現在記憶體已經被分配出來了。當程式運行到某一些時刻，我又不想要這些記憶體了。這時候我們就要手動釋放內存，否則的話就會造成內存外洩。透過free() 函數來釋放內存，其函數原型和使用例子如下：

// 原型
void free(void* __ptr);

// 用例
free(pInt);
free(pDoubleArray);

　　有趣的是你傳給free函數的只是一個指針，然而不管你是分配了一個元素還是分配了一個數組，free總是可以幫你釋放這些記憶體（free 怎麼知道你分配的陣列的大小？）

　　讓我來詳細的說說malloc在分配記憶體的時候乾了什麼。 malloc在分配記憶體的時候，不僅會分配你需要的記憶體大小，它還會在你的記憶體的頭部和尾部加上一些額外的資訊（俗稱cookie）。比如說用來DEBUG的資訊和你的記憶體的大小。這就解釋了為什麼能free掉你的內存，因為它知道你這塊內存是多大的。值得一提的是這些Cookie會佔用一些記憶體。 。 。

　　好了，malloc已經介紹的差不多了。還想說的一點是malloc只是一個第三方的函數，並不是作業系統的核心函數。如果有額外的需求的話，你可以設計自己的malloc。接下來談談new。

　　new是c 提供的一個操縱符(或說關鍵字)。其也是用於分配記憶體的。其用例如下：

int* pInt = new int(3);　　　　　　　　　　　　// 分配并构造一个int
double* pDoubleArray = new double[5];　　　 // 分配了一个double数组，其大小是5

delete pInt;　　　　　　　　　　　　　　　　　　 // 删除单元素
delete[] pDoubleArray;　　　　　　　　　　　　 // 删除数组

　　還是老話題，一般來說程式是能為你分配出記憶體的，但是實在山窮水盡了怎麼辦？ 這時候程式就會拋出一個std::bad_alloc例外。注意，這是new 和 malloc 的區別之一。 但是難能可貴的是C 提供了一個機制來處理bad_alloc異常，其做法如下:

void BadAllocateHandler()
{
　　std::cout << "啊，内存分配失败了" << std::endl;
　　exit(0);
}

std::set_new_handler(BadAllocateHandler);

　　BadAllocateHandler是程式設計師自己寫的當分配失敗時的處理函數。而set_new_handler是c 提供的機制。一般來說當山窮水盡的時候你所該做的事只有兩件。要嘛讓程式退出，要嘛想辦法從別的地方挖一些記憶體來繼續分配。

　　你已經知道new是一個關鍵字了。對於一個程式來說，一切的動作都將回到函數呼叫。所以new的時候到底發生了什麼事？當你new的時候，首先程式會去呼叫::operator new()這個函數。然後::operator new()中程式會去呼叫malloc()。 喔！一切都明了，原來new的本質也是去呼叫malloc函數！ ！同理，delete的本質是去呼叫free()函數。

　　雖然new的本質是去呼叫malloc，但是new 和 malloc還有一點很大的不同。那就是new 出來記憶體後，new會幫你把物件給構造出來，而malloc只是分配記憶體。具體例子如下：

class MyObj {
public:
　　public MyObj(int value) : val(value) {}
　　int val;
};

MyObj* obj = new MyObj(4);
MyObj* obj1 = (MyObj*) malloc(sizeof(MyObj));

　　new 的做法是在malloc分配出記憶體後，編譯器會直接呼叫類別的建構子在這片記憶體中建構出物件。注意！只有編譯器能直接呼叫類別的建構子。而你使用malloc的話，是無法直接在上面建構出物件的。

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