C++中 new/delete 与 malloc/free 的异同详解

在 C++ 开发中，动态内存管理是重中之重！new/delete 和 malloc/free 都是用来动态申请和释放内存的，但它们有本质的区别。今天我们就来彻底搞懂它们的区别，避免内存泄漏和 undefined behavior！💡

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1. 相同点

✅ 都是动态内存管理：在堆（heap）上分配内存，需要手动释放，否则会导致内存泄漏。
✅ 返回指针：申请成功时返回内存地址，失败时 malloc 返回 NULL，new 抛出 std::bad_alloc 异常（除非用 nothrow 版本）。

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2. 核心区别（重点！面试常考！）

特性	new / delete (C++)	malloc / free ©
语言	C++ 关键字	C 标准库函数
内存计算	自动计算大小（new int）	需手动计算（malloc(sizeof(int))）
初始化	调用构造函数（new） / 析构函数（delete）	仅分配/释放内存，不调用构造/析构
返回类型	返回具体类型指针（int*）	返回 void*，需强制转换
失败处理	默认抛异常（bad_alloc）	返回 NULL
重载	可重载 operator new	不可重载
内存不足处理	可自定义 new_handler	只能检查返回值
数组支持	new[] / delete[]	需手动计算数组大小

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3. 关键细节（必看！）

（1）初始化问题

• new 会调用构造函数，malloc 不会：

  class A {
  public:
      A() { std::cout << "A constructed!" << std::endl; }
      ~A() { std::cout << "A destroyed!" << std::endl; }
  };
  
  A *p1 = new A;      // 调用构造函数
  A *p2 = (A*)malloc(sizeof(A));  // 不调用构造函数！
  free(p2);  // 不调用析构函数！
  delete p1; // 调用析构函数
  

  ⚠️ 如果用 malloc 申请类对象，对象不会被初始化，可能导致崩溃！

（2）内存释放问题

• delete 会调用析构函数，free 不会：

  int *p1 = new int(10);
  delete p1;  // 正确释放  
  
  int *p2 = (int*)malloc(sizeof(int));
  free(p2);   // 正确释放  
  
  // ❌ 错误示范：
  int *p3 = new int[10];
  free(p3);   // 未调用析构函数，可能导致内存泄漏（如果数组元素是对象）
  

  🚨 绝对不能混用！new 的内存必须用 delete 释放，malloc 的内存必须用 free 释放！

（3）数组处理

• new[] 和 delete[] 用于动态数组：

  int *arr1 = new int[10];  // 分配 10 个 int
  delete[] arr1;            // 正确释放  
  
  int *arr2 = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  free(arr2);               // 正确释放  
  

  ⚠️ 如果用 delete 释放 new[] 分配的数组，行为未定义（UB）！

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4. 如何选择？

✔ C++ 代码一律用 new/delete（更安全，支持构造/析构）
✔ C 代码或与 C 库交互时用 malloc/free
✔ 避免混用！否则可能导致内存泄漏或崩溃

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5. 总结（背下来！）

场景	推荐方式
C++ 单对象	new / delete
C++ 数组	new[] / delete[]
C 代码	malloc / free
兼容 C 和 C++	用 malloc + 手动初始化（不推荐）

📌 面试高频问题：

• new 和 malloc 的区别？（答：构造/析构、类型安全、异常处理）
• delete 和 free 的区别？（答：是否调用析构函数）
• 能否用 free 释放 new 的内存？（答：绝对不能！）