在 C++ 中使用 malloc 與 new 的區別
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在 C++ 中使用
new操作符分配動態記憶體 -
使用
new操作符和std::unique_ptr來分配 C++ 中的動態記憶體 -
使用
malloc函式和realloc/reallocarray來分配動態記憶體
本文將講解 C++ 中使用 malloc 與 new 分配記憶體的幾種方法。
在 C++ 中使用 new 操作符分配動態記憶體
new 是 C++ 中直接管理動態記憶體的首選介面。它構造一個給定型別的物件並返回指向它的指標。使用 new 操作符分配的物件預設是初始化的，這意味著內建和複合型別的物件在使用前需要初始化垃圾值。
需要注意的是，new 可以用多種表示法來呼叫，以適應不同的需求，但在下面的例子中，我們分配的是大小為 10 的 int 陣列。因此，儲存在 arr1 變數中的返回指標指向了 40 位元組的記憶體塊。initPrintIntVector 函式的實現只是為了更好地演示一個實際的編碼例子。由於我們使用的是所謂的裸指標，所以在程式退出之前，用 delete 操作符釋放分配的記憶體是很重要的。不過要注意，delete 後面的括號也是必要的，以釋放陣列中的每個位置。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include <random>
using std::cout; using std::vector;
using std::endl; using std::setw;
constexpr int SIZE = 10;
constexpr int NEW_SIZE = 20;
constexpr int MIN = 1;
constexpr int MAX = 1000;
void initPrintIntVector(int *arr, const int &size)
{
std::random_device rd;
std::default_random_engine eng(rd());
std::uniform_int_distribution<int> distr(MIN, MAX);
for(int i = 0; i < size; ++i) {
arr[i] = distr(eng) % 1000;
cout << setw(2) << arr[i] << "; ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
int *arr1 = new int[SIZE];
initPrintIntVector(arr1, SIZE);
delete [] arr1;
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出（*random）：
8; 380; 519; 536; 408; 666; 382; 244; 448; 165;
使用 new 操作符和 std::unique_ptr 來分配 C++ 中的動態記憶體
儘管 new 操作符似乎是一個很好的動態記憶體分配工具，但在具有密集記憶體操作的大型程式碼庫中，它可能會變得相當容易出錯。也就是說，在正確的時間對記憶體資源進行重新分配是一個相當困難的問題，而且大多會導致記憶體洩漏或意外的執行時錯誤。所以標準庫從 C++ 11 版本開始，增加了智慧指標，可以自動刪除其指向的記憶體。std::unique_ptr 就是智慧指標的一種，它只允許自己指向給定物件。需要注意的是，分配仍然是使用 new 操作符來完成的，在指標使用完畢後，我們可以不呼叫到 delete 就退出程式。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include <random>
using std::cout; using std::vector;
using std::endl; using std::setw;
constexpr int SIZE = 10;
constexpr int NEW_SIZE = 20;
constexpr int MIN = 1;
constexpr int MAX = 1000;
void initPrintIntVector(int *arr, const int &size)
{
std::random_device rd;
std::default_random_engine eng(rd());
std::uniform_int_distribution<int> distr(MIN, MAX);
for(int i = 0; i < size; ++i) {
arr[i] = distr(eng) % 1000;
cout << setw(2) << arr[i] << "; ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
std::unique_ptr<int[]> arr2(new int[SIZE]);
initPrintIntVector(arr2.get(), SIZE);
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出：
985; 885; 622; 899; 616; 882; 117; 121; 354; 918;
使用 malloc 函式和 realloc/reallocarray 來分配動態記憶體
另一方面，C++ 程式碼可以呼叫原始的 C 式分配器函式-malloc，對於現代 C++ 標準來說，這是一種相當陳舊的動態記憶體操作方式。這並不是推薦的堆上分配物件的方式，但從好的方面來說，malloc 提供了更靈活的功能。
malloc 呼叫時只需要一個引數，指定 sizeof 物件，它返回的 void*應該投向 C++ 中的相應型別。malloc 分配的記憶體有一個優點，就是可以通過 realloc 或 reallocarray 函式進行擴充/縮減。realloc 函式以物件的指標和新的大小作為引數，而 reallocarray 則以指標、元素數和每個元素的大小作為引數。需要注意的是，如果物件記憶體被擴充，舊的儲存值保持不變，而新增加的元素則不被初始化。因此，下面的例子列印出擴充套件後的 arr3 元素只是為了演示，在實際程式中應該不會出現這種情況。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include <random>
using std::cout; using std::vector;
using std::endl; using std::setw;
constexpr int SIZE = 10;
constexpr int NEW_SIZE = 20;
constexpr int MIN = 1;
constexpr int MAX = 1000;
void initPrintIntVector(int *arr, const int &size)
{
std::random_device rd;
std::default_random_engine eng(rd());
std::uniform_int_distribution<int> distr(MIN, MAX);
for(int i = 0; i < size; ++i) {
arr[i] = distr(eng) % 1000;
cout << setw(2) << arr[i] << "; ";
}
cout << endl;
}
void printIntVector(int *arr, const int &size)
{
for(int i = 0; i < size; ++i) {
cout << setw(2) << arr[i] << "; ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
int *arr3 = static_cast<int *>(malloc(SIZE * sizeof(int)));
// int *arr3 = static_cast<int *>(malloc(SIZE * sizeof *arr3));
// int *arr3 = static_cast<int *>(malloc(sizeof(int[SIZE])));
initPrintIntVector(arr3, SIZE);
arr3 = static_cast<int *>(reallocarray(arr3, NEW_SIZE, sizeof(int)));
// arr3 = static_cast<int *>(realloc(arr3, NEW_SIZE * sizeof(int)));
printIntVector(arr3, NEW_SIZE);
free(arr3);
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出：
128; 346; 823; 134; 523; 487; 370; 584; 730; 268;
128; 346; 823; 134; 523; 487; 370; 584; 730; 268; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0; 0;
Founder of DelftStack.com. Jinku has worked in the robotics and automotive industries for over 8 years. He sharpened his coding skills when he needed to do the automatic testing, data collection from remote servers and report creation from the endurance test. He is from an electrical/electronics engineering background but has expanded his interest to embedded electronics, embedded programming and front-/back-end programming.
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