C++ new和delete实现原理——new和delete最终调用malloc和free

new操作针对数据类型的处理，分为两种情况：
1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要构造函数的类型）
代码实例：

[cpp] view plaincopy





int* p = new int;

汇编码如下：

[cpp] view plaincopy





int* p = new int;

00E54C44 push 4

00E54C46 call operator new (0E51384h)

00E54C4B add esp,4

分析：传入4byte的参数后调用operator new。其源码如下：

[cpp] view plaincopy





void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)

{ // try to allocate size bytes

void *p;

while ((p = malloc(size)) == 0)

if (_callnewh(size) == 0)

{ // report no memory

_THROW_NCEE(_XSTD bad_alloc, );

}

return (p);

}

分析：调用malloc失败后会调用_callnewh。如果_callnewh返回0则抛出bac_alloc异常，返回非零则继续分配内存。
这个_callnewh是什么呢？它是一个new handler，通俗来讲就是new失败的时候调用的回调函数。可以通过_set_new_handler来设置。下面举个实例：

[cpp] view plaincopy





#include <stdio.h>

#include <new.h>

int MyNewHandler(size_t size)

{

printf("Allocation failed.Try again");

return 1; //continue to allocate

//return 0; //stop allocating,throw bad_alloc

}

void main()

{

// Set the failure handler for new to be MyNewHandler.

_set_new_handler(MyNewHandler);

while (1)

{

int* p = new int[10000000];

}

}

在new基本数据类型的时候还可以指定初始化值，比如：

[cpp] view plaincopy





int* p = new int(4);

总结：

简单类型直接调用operator new分配内存；

可以通过new_handler来处理new失败的情况；

new分配失败的时候不像malloc那样返回NULL，它直接抛出异常。要判断是否分配成功应该用异常捕获的机制；

2，复杂数据类型（需要由构造函数初始化对象）

代码实例：

[cpp] view plaincopy





class Object

{

public:

Object()

{

_val = 1;

}

~Object()

{

}

private:

int _val;

};

void main()

{

Object* p = new Object();

}

汇编码如下：

[cpp] view plaincopy





Object* p = new Object();

00AD7EDD push 4

00AD7EDF call operator new (0AD1384h)

00AD7EE4 add esp,4

00AD7EE7 mov dword ptr [ebp-0E0h],eax

00AD7EED mov dword ptr [ebp-4],0

00AD7EF4 cmp dword ptr [ebp-0E0h],0

00AD7EFB je main+70h (0AD7F10h)

00AD7EFD mov ecx,dword ptr [ebp-0E0h]

00AD7F03 call Object::Object (0AD1433h) //在new的地址上调用构造函数

00AD7F08 mov dword ptr [ebp-0F4h],eax

00AD7F0E jmp main+7Ah (0AD7F1Ah)

00AD7F10 mov dword ptr [ebp-0F4h],0

00AD7F1A mov eax,dword ptr [ebp-0F4h]

00AD7F20 mov dword ptr [ebp-0ECh],eax

00AD7F26 mov dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh

00AD7F2D mov ecx,dword ptr [ebp-0ECh]

00AD7F33 mov dword ptr [p],ecx

总结：
new 复杂数据类型的时候先调用operator new，然后在分配的内存上调用构造函数。

delete也分为两种情况：
1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。

[cpp] view plaincopy





int *p = new int(1);

delete p;

delete的汇编码如下：

[cpp] view plaincopy





delete p;

00275314 mov eax,dword ptr [p]

00275317 mov dword ptr [ebp-0D4h],eax

0027531D mov ecx,dword ptr [ebp-0D4h]

00275323 push ecx

00275324 call operator delete (0271127h)

分析：传入参数p之后调用operator delete，其源码如下：

[cpp] view plaincopy





void operator delete( void * p )

{

RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (p, 0));

free( p );

}

RTCCALLBACK默认是空的宏定义，所以这个函数默认情况下就是简单的调用free函数。
总结：
delete简单数据类型默认只是调用free函数。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）
代码实例：

[cpp] view plaincopy





class Object

{

public:

Object()

{

_val = 1;

}

~Object()

{

cout << "destroy object" << endl;

}

private:

int _val;

};

void main()

{

Object* p = new Object;

delete p;

}

部分汇编码如下：

[cpp] view plaincopy





012241F0 mov dword ptr [this],ecx

012241F3 mov ecx,dword ptr [this]

012241F6 call Object::~Object (0122111Dh) //先调用析构函数

012241FB mov eax,dword ptr [ebp+8]

012241FE and eax,1

01224201 je Object::`scalar deleting destructor'+3Fh (0122420Fh)

01224203 mov eax,dword ptr [this]

01224206 push eax

01224207 call operator delete (01221145h)

0122420C add esp,4

总结：
delete复杂数据类型先调用析构函数再调用operator delete。

new[]也分为两种情况：
1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。
new[] 调用的是operator new[]，计算出数组总大小之后调用operator new。
值得一提的是，可以通过()初始化数组为零值，实例：

[cpp] view plaincopy





char* p = new char[32]();

等同于：

[cpp] view plaincopy





char *p = new char[32];

memset(p, 32, 0);

总结：
针对简单类型，new[]计算好大小后调用operator new。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）
实例：

[cpp] view plaincopy





class Object

{

public:

Object()

{

_val = 1;

}

~Object()

{

cout << "destroy object" << endl;

}

private:

int _val;

};

void main()

{

Object* p = new Object[3];

}

new[]先调用operator new[]分配内存，然后在p的前四个字节写入数组大小，最后调用三次构造函数。
实际分配的内存块如下：



这里为什么要写入数组大小呢？因为对象析构时不得不用这个值，举个例子：

[cpp] view plaincopy





class Object

{

public:

Object()

{

_val = 1;

}

virtual ~Object()

{

cout << "destroy Object" << endl;

}

private:

int _val;

};

class MyObject : public Object

{

public:

~MyObject()

{

cout << "destroy MyObject" << endl;

}

private:

int _foo;

};

void main()

{

Object* p = new MyObject[3];

delete[] p;

}

释放内存之前会调用每个对象的析构函数。但是编译器并不知道p实际所指对象的大小。如果没有储存数组大小，编译器如何知道该把p所指的内存分为几次来调用析构函数呢？

总结：
针对复杂类型，new[]会额外存储数组大小。

delete[]也分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。
delete和delete[]效果一样

比如下面的代码：

[cpp] view plaincopy





int* pint = new int[32];

delete pint;

char* pch = new char[32];

delete pch;

运行后不会有什么问题，内存也能完成的被释放。看下汇编码就知道operator delete[]就是简单的调用operator delete。

总结：
针对简单类型，delete和delete[]等同。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）
释放内存之前会先调用每个对象的析构函数。
new[]分配的内存只能由delete[]释放。如果由delete释放会崩溃，为什么会崩溃呢？
假设指针p指向new[]分配的内存。因为要4字节存储数组大小，实际分配的内存地址为[p-4]，系统记录的也是这个地址。delete[]实际释放的就是p-4指向的内存。而delete会直接释放p指向的内存，这个内存根本没有被系统记录，所以会崩溃。

总结：
针对复杂类型，new[]出来的内存只能由delete[]释放。