在 C++ 中使用 malloc 与 new 的区别
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在 C++ 中使用
new操作符分配动态内存 -
使用
new操作符和std::unique_ptr来分配 C++ 中的动态内存 -
使用
malloc函数和realloc/reallocarray来分配动态内存
本文将讲解 C++ 中使用 malloc 与 new 分配内存的几种方法。
在 C++ 中使用 new 操作符分配动态内存
new 是 C++ 中直接管理动态内存的首选接口。它构造一个给定类型的对象并返回指向它的指针。使用 new 操作符分配的对象默认是初始化的，这意味着内置和复合类型的对象在使用前需要初始化垃圾值。
需要注意的是，new 可以用多种表示法来调用，以适应不同的需求，但在下面的例子中，我们分配的是大小为 10 的 int 数组。因此，存储在 arr1 变量中的返回指针指向了 40 字节的内存块。initPrintIntVector 函数的实现只是为了更好地演示一个实际的编码例子。由于我们使用的是所谓的裸指针，所以在程序退出之前，用 delete 操作符释放分配的内存是很重要的。不过要注意，delete 后面的括号也是必要的，以释放数组中的每个位置。
#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;
}
输出（*random）：
8; 380; 519; 536; 408; 666; 382; 244; 448; 165;
使用 new 操作符和 std::unique_ptr 来分配 C++ 中的动态内存
尽管 new 操作符似乎是一个很好的动态内存分配工具，但在具有密集内存操作的大型代码库中，它可能会变得相当容易出错。也就是说，在正确的时间对内存资源进行重新分配是一个相当困难的问题，而且大多会导致内存泄漏或意外的运行时错误。所以标准库从 C++ 11 版本开始，增加了智能指针，可以自动删除其指向的内存。std::unique_ptr 就是智能指针的一种，它只允许自己指向给定对象。需要注意的是，分配仍然是使用 new 操作符来完成的，在指针使用完毕后，我们可以不调用到 delete 就退出程序。
#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;
}
输出：
985; 885; 622; 899; 616; 882; 117; 121; 354; 918;
使用 malloc 函数和 realloc/reallocarray 来分配动态内存
另一方面，C++ 代码可以调用原始的 C 式分配器函数-malloc，对于现代 C++ 标准来说，这是一种相当陈旧的动态内存操作方式。这并不是推荐的堆上分配对象的方式，但从好的方面来说，malloc 提供了更灵活的功能。
malloc 调用时只需要一个参数，指定 sizeof 对象，它返回的 void*应该投向 C++ 中的相应类型。malloc 分配的内存有一个优点，就是可以通过 realloc 或 reallocarray 函数进行扩充/缩减。realloc 函数以对象的指针和新的大小作为参数，而 reallocarray 则以指针、元素数和每个元素的大小作为参数。需要注意的是，如果对象内存被扩充，旧的存储值保持不变，而新增加的元素则不被初始化。因此，下面的例子打印出扩展后的 arr3 元素只是为了演示，在实际程序中应该不会出现这种情况。
#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;
}
输出：
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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