C++中new，delete详解及其与malloc,free的区别

对于计算机程序设计而言，变量和对象在内存中的分配都是编译器在编译程序时安排好的，这带来了极大的不便，如数组必须大开小用，指针必须指向一个已经存在的变量或对象。对于不能确定需要占用多少内存的情况，动态内存分配解决了这个问题。

new和delete运算符是用于动态分配和撤销内存的运算符。

一、new用法

1.开辟单变量地址空间

   使用new运算符时必须已知数据类型，new运算符会向系统堆区申请足够的存储空间，如果申请成功，就返回该内存块的首地址，如果申请不成功，则返回零值。

   new运算符返回的是一个指向所分配类型变量（对象）的指针。对所创建的变量或对象，都是通过该指针来间接操作的，而动态创建的对象本身没有标识符名。

 一般使用格式：

        格式1：指针变量名=new 类型标识符；

        格式2：指针变量名=new 类型标识符（初始值）；

        格式3：指针变量名=new 类型标识符 [内存单元个数]；

说明：格式1和格式2都是申请分配某一数据类型所占字节数的内存空间；但是格式2在内存分配成功后，同时将一初值存放到该内存单元中；而格式3可同时分配若干个内存单元，相当于形成一个动态数组。例如：

    1)new int;  //开辟一个存放整数的存储空间,返回一个指向该存储空间的地址。int *a = new int 即为将一个int类型的地址赋值给整型指针a

    2)int *a = new int(5) 作用同上,但是同时将整数空间赋值为5

2.开辟数组空间

对于数组进行动态分配的格式为：

       指针变量名=new 类型名[下标表达式];

       delete [ ] 指向该数组的指针变量名;

  两式中的方括号是非常重要的，两者必须配对使用，如果delete语句中少了方括号，因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的指针，会产生回收不彻底的问题（只回收了第一个元素所占空间），加了方括号后就转化为指向数组的指针，回收整个数组。

    delete []的方括号中不需要填数组元素数，系统自知。即使写了，编译器也忽略。

    请注意“下标表达式”不必是常量表达式，即它的值不必在编译时确定，可以在运行时确定。

    一维: int *a = new int[100];    //开辟一个大小为100的整型数组空间

    二维: int **a = new int[5][6]

    三维及其以上:依此类推.

    一般用法: new 类型 （初值）

二、delete用法

1. 删除单变量地址空间

       int *a = new int;

       delete a;   //释放单个int的空间

2. 删除数组空间

       int *a = new int[5];

       delete []a;    //释放int数组空间

三、使用注意事项

1. new 和delete都是内建的操作符，语言本身所固定了，无法重新定制，想要定制new和delete的行为，徒劳无功的行为。

2. 动态分配失败，则返回一个空指针（NULL），表示发生了异常，堆资源不足，分配失败。

3. 指针删除与堆空间释放。删除一个指针p（delete p;）实际意思是删除了p所指的目标（变量或对象等），释放了它所占的堆空间，而不是删除p本身（指针p本身并没有撤销，它自己仍然存在，该指针所占内存空间并未释放），释放堆空间后，ｐ成了空指针。

4. 内存泄漏（memory leak）和重复释放。new与delete 是配对使用的， delete只能释放堆空间。如果new返回的指针值丢失，则所分配的堆空间无法回收，称内存泄漏，同一空间重复释放也是危险的，因为该空间可能已另分配，所以必须妥善保存new返回的指针，以保证不发生内存泄漏，也必须保证不会重复释放堆内存空间。

5. 动态分配的变量或对象的生命期。我们也称堆空间为自由空间（free store），但必须记住释放该对象所占堆空间，并只能释放一次，在函数内建立，而在函数外释放，往往会出错。

6. 要访问new所开辟的结构体空间,无法直接通过变量名进行,只能通过赋值的指针进行访问。

  用new和delete可以动态开辟和撤销地址空间。在编程序时,若用完一个变量(一般是暂时存储的数据),下次需要再用,但却又想省去重新初始化的功夫，可以在每次开始使用时开辟一个空间，在用完后撤销它。

四、new与malloc的区别

1、 new 返回指定类型的指针，并且可以自动计算所需要大小。
比如：　　
1) int *p; 　　
p = new int; //返回类型为int* 类型(整数型指针)，分配大小为sizeof(int); 　　
或：　　
int* parr; 　
parr = new int [100]; //返回类型为 int* 类型(整数型指针)，分配大小为sizeof(int) * 100; 　　
2) 而 malloc 则必须要由我们计算字节数，并且在返回后强行转换为实际类型的指针。　　
int* p; 　　
p = (int *) malloc (sizeof(int)*128);//分配128个（可根据实际需要替换该数值）整型存储单元，并将这128个连续的整型存储单元的首地址存储到指针变量p中 
double *pd=(double *) malloc(sizeof(double)*12);//分配12个double型存储单元，并将首地址存储到指针变量pd中
2、 malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的。
除了分配及最后释放的方法不一样以外，通过malloc或new得到指针，在其它操作上保持一致。
3、.有了malloc/free为什么还要new/delete？
1)malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。

2) 对于非内部数据类型的对象而言，光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在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于malloc/free。
因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。
我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理，应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程，对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。
3) 既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢？这是因为C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。
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”，结果也会导致程序出错，但是该程序的可读性很差。所以new/delete必须配对使用，malloc/free也一样。