來(lái)自：http://www.cnblogs.com/hazir/p/new_and_delete.html

在 C++ 中，你也許經(jīng)常使用 new 和 delete 來(lái)動(dòng)態(tài)申請(qǐng)和釋放內(nèi)存，但你可曾想過(guò)以下問(wèn)題呢？

• new 和 delete 是函數(shù)嗎？
• new [] 和 delete [] 又是什么？什么時(shí)候用它們？
• 你知道 operator new 和 operator delete 嗎？
• 為什么 new [] 出來(lái)的數(shù)組有時(shí)可以用 delete 釋放有時(shí)又不行？
• …

如果你對(duì)這些問(wèn)題都有疑問(wèn)的話，不妨看看我這篇文章。

new 和 delete 到底是什么？

如果找工作的同學(xué)看一些面試的書(shū)，我相信都會(huì)遇到這樣的題：sizeof 不是函數(shù)，然后舉出一堆的理由來(lái)證明 sizeof 不是函數(shù)。在這里，和 sizeof 類似，new 和 delete 也不是函數(shù)，它們都是 C++ 定義的關(guān)鍵字，通過(guò)特定的語(yǔ)法可以組成表達(dá)式。

和 sizeof 不同的是，sizeof 在編譯時(shí)候就可以確定其返回值，new 和 delete 背后的機(jī)制則比較復(fù)雜。
繼續(xù)往下之前，請(qǐng)你想想你認(rèn)為 new 應(yīng)該要做些什么？也許你第一反應(yīng)是，new 不就和 C 語(yǔ)言中的 malloc 函數(shù)一樣嘛，就用來(lái)動(dòng)態(tài)申請(qǐng)空間的。你答對(duì)了一半，看看下面語(yǔ)句：

string *ps = new string("hello world");

你就可以看出 new 和 malloc 還是有點(diǎn)不同的，malloc 申請(qǐng)完空間之后不會(huì)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行必要的初始化，而 new 可以。

所以?new?expression?背后要做的事情不是你想象的那么簡(jiǎn)單。在我用實(shí)例來(lái)解釋 new 背后的機(jī)制之前，你需要知道?operator new?和?operator delete?是什么玩意。

operator new 和 operator delete

這兩個(gè)其實(shí)是 C++ 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的庫(kù)函數(shù)，原型分別如下：

void *operator new(size_t); //allocate an object void *operator delete(void *); //free an objectvoid *operator new[](size_t); //allocate an array void *operator delete[](void *); //free an array

后面兩個(gè)你可以先不看，后面再介紹。前面兩個(gè)均是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，你可能會(huì)覺(jué)得這是函數(shù)嗎？請(qǐng)不要懷疑，這就是函數(shù)！C++ Primer?一書(shū)上說(shuō)這不是重載 new 和 delete 表達(dá)式（如?operator=?就是重載?=?操作符），因?yàn)?new 和 delete 是不允許重載的。但我還沒(méi)搞清楚為什么要用 operator new 和 operator delete 來(lái)命名，比較費(fèi)解。我們只要知道它們的意思就可以了，這兩個(gè)函數(shù)和 C 語(yǔ)言中的 malloc 和 free 函數(shù)有點(diǎn)像了，都是用來(lái)申請(qǐng)和釋放內(nèi)存的，并且 operator new 申請(qǐng)內(nèi)存之后不對(duì)內(nèi)存進(jìn)行初始化，直接返回申請(qǐng)內(nèi)存的指針。

我們可以直接在我們的程序中使用這幾個(gè)函數(shù)。

new 和 delete 背后機(jī)制

知道上面兩個(gè)函數(shù)之后，我們用一個(gè)實(shí)例來(lái)解釋 new 和 delete 背后的機(jī)制：

我們不用簡(jiǎn)單的 C++ 內(nèi)置類型來(lái)舉例，使用復(fù)雜一點(diǎn)的類類型，定義一個(gè)類 A：

class A { public:A(int v) : var(v){fopen_s(&file, "test", "r");}~A(){fclose(file);}private:int var;FILE *file; };

很簡(jiǎn)單，類 A 中有兩個(gè)私有成員，有一個(gè)構(gòu)造函數(shù)和一個(gè)析構(gòu)函數(shù)，構(gòu)造函數(shù)中初始化私有變量 var 以及打開(kāi)一個(gè)文件，析構(gòu)函數(shù)關(guān)閉打開(kāi)的文件。

我們使用

class A *pA = new A(10);

來(lái)創(chuàng)建一個(gè)類的對(duì)象，返回其指針 pA。如下圖所示 new 背后完成的工作：

簡(jiǎn)單總結(jié)一下：

首先需要調(diào)用上面提到的 operator new 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，傳入的參數(shù)為 class A 的大小，這里為 8 個(gè)字節(jié)，至于為什么是 8 個(gè)字節(jié)，你可以看看《深入 C++ 對(duì)象模型》一書(shū)，這里不做多解釋。這樣函數(shù)返回的是分配內(nèi)存的起始地址，這里假設(shè)是 0x007da290。

上面分配的內(nèi)存是未初始化的，也是未類型化的，第二步就在這一塊原始的內(nèi)存上對(duì)類對(duì)象進(jìn)行初始化，調(diào)用的是相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)，這里是調(diào)用?A:A(10);?這個(gè)函數(shù)，從圖中也可以看到對(duì)這塊申請(qǐng)的內(nèi)存進(jìn)行了初始化，var=10, file 指向打開(kāi)的文件。

最后一步就是返回新分配并構(gòu)造好的對(duì)象的指針，這里 pA 就指向 0x007da290 這塊內(nèi)存，pA 的類型為類 A 對(duì)象的指針。

所有這三步，你都可以通過(guò)反匯編找到相應(yīng)的匯編代碼，在這里我就不列出了。

好了，那么 delete 都干了什么呢？還是接著上面的例子，如果這時(shí)想釋放掉申請(qǐng)的類的對(duì)象怎么辦？當(dāng)然我們可以使用下面的語(yǔ)句來(lái)完成：

delete pA;

delete 所做的事情如下圖所示：

delete 就做了兩件事情：

調(diào)用 pA 指向?qū)ο蟮奈鰳?gòu)函數(shù)，對(duì)打開(kāi)的文件進(jìn)行關(guān)閉。

通過(guò)上面提到的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù) operator delete 來(lái)釋放該對(duì)象的內(nèi)存，傳入函數(shù)的參數(shù)為 pA 的值，也就是 0x007d290。

好了，解釋完了 new 和 delete 背后所做的事情了，是不是覺(jué)得也很簡(jiǎn)單？不就多了一個(gè)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用嘛。

如何申請(qǐng)和釋放一個(gè)數(shù)組？

我們經(jīng)常要用到動(dòng)態(tài)分配一個(gè)數(shù)組，也許是這樣的：

string *psa = new string[10]; //array of 10 empty strings int *pia = new int[10]; //array of 10 uninitialized ints

上面在申請(qǐng)一個(gè)數(shù)組時(shí)都用到了?new []?這個(gè)表達(dá)式來(lái)完成，按照我們上面講到的 new 和 delete 知識(shí)，第一個(gè)數(shù)組是 string 類型，分配了保存對(duì)象的內(nèi)存空間之后，將調(diào)用 string 類型的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)依次初始化數(shù)組中每個(gè)元素；

第二個(gè)是申請(qǐng)具有內(nèi)置類型的數(shù)組，分配了存儲(chǔ) 10 個(gè) int 對(duì)象的內(nèi)存空間，但并沒(méi)有初始化。

如果我們想釋放空間了，可以用下面兩條語(yǔ)句：

delete [] psa; delete [] pia;

都用到?delete []?表達(dá)式，注意這地方的 [] 一般情況下不能漏掉！我們也可以想象這兩個(gè)語(yǔ)句分別干了什么：第一個(gè)對(duì) 10 個(gè) string 對(duì)象分別調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，然后再釋放掉為對(duì)象分配的所有內(nèi)存空間；第二個(gè)因?yàn)槭莾?nèi)置類型不存在析構(gòu)函數(shù)，直接釋放為 10 個(gè) int 型分配的所有內(nèi)存空間。

這里對(duì)于第一種情況就有一個(gè)問(wèn)題了：我們?nèi)绾沃?psa 指向?qū)ο蟮臄?shù)組的大小？怎么知道調(diào)用幾次析構(gòu)函數(shù)？

這個(gè)問(wèn)題直接導(dǎo)致我們需要在 new [] 一個(gè)對(duì)象數(shù)組時(shí)，需要保存數(shù)組的維度，C++ 的做法是在分配數(shù)組空間時(shí)多分配了 4 個(gè)字節(jié)的大小，專門(mén)保存數(shù)組的大小，在 delete [] 時(shí)就可以取出這個(gè)保存的數(shù)，就知道了需要調(diào)用析構(gòu)函數(shù)多少次了。

還是用圖來(lái)說(shuō)明比較清楚，我們定義了一個(gè)類 A，但不具體描述類的內(nèi)容，這個(gè)類中有顯示的構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)等。那么 當(dāng)我們調(diào)用

class A *pAa = new A[3];

時(shí)需要做的事情如下：

從這個(gè)圖中我們可以看到申請(qǐng)時(shí)在數(shù)組對(duì)象的上面還多分配了 4 個(gè)字節(jié)用來(lái)保存數(shù)組的大小，但是最終返回的是對(duì)象數(shù)組的指針，而不是所有分配空間的起始地址。

這樣的話，釋放就很簡(jiǎn)單了：

delete []pAa;

這里要注意的兩點(diǎn)是：

• 調(diào)用析構(gòu)函數(shù)的次數(shù)是從數(shù)組對(duì)象指針前面的 4 個(gè)字節(jié)中取出；
• 傳入?operator delete[]?函數(shù)的參數(shù)不是數(shù)組對(duì)象的指針 pAa，而是 pAa 的值減 4。

為什么 new/delete 、new []/delete[] 要配對(duì)使用？

其實(shí)說(shuō)了這么多，還沒(méi)到我寫(xiě)這篇文章的最原始意圖。從上面解釋的你應(yīng)該懂了 new/delete、new[]/delete[] 的工作原理了，因?yàn)樗鼈冎g有差別，所以需要配對(duì)使用。但偏偏問(wèn)題不是這么簡(jiǎn)單，這也是我遇到的問(wèn)題，如下這段代碼：

int *pia = new int[10]; delete []pia;

這肯定是沒(méi)問(wèn)題的，但如果把?delete []pia;?換成?delete pia;?的話，會(huì)出問(wèn)題嗎？

這就涉及到上面一節(jié)沒(méi)提到的問(wèn)題了。上面我提到了在?new []?時(shí)多分配 4 個(gè)字節(jié)的緣由，因?yàn)槲鰳?gòu)時(shí)需要知道數(shù)組的大小，但如果不調(diào)用析構(gòu)函數(shù)呢（如內(nèi)置類型，這里的 int 數(shù)組）？我們?cè)?new []?時(shí)就沒(méi)必要多分配那 4 個(gè)字節(jié)， delete [] 時(shí)直接到第二步釋放為 int 數(shù)組分配的空間。如果這里使用?delete pia;那么將會(huì)調(diào)用?operator delete?函數(shù)，傳入的參數(shù)是分配給數(shù)組的起始地址，所做的事情就是釋放掉這塊內(nèi)存空間。不存在問(wèn)題的。

這里說(shuō)的使用?new []?用 delete 來(lái)釋放對(duì)象的提前是：對(duì)象的類型是內(nèi)置類型或者是無(wú)自定義的析構(gòu)函數(shù)的類類型！

我們看看如果是帶有自定義析構(gòu)函數(shù)的類類型，用?new []?來(lái)創(chuàng)建類對(duì)象數(shù)組，而用 delete 來(lái)釋放會(huì)發(fā)生什么？用上面的例子來(lái)說(shuō)明：

class A *pAa = new class A[3]; delete pAa;

那么?delete pAa;?做了兩件事：

• 調(diào)用一次 pAa 指向的對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)；
• 調(diào)用?operator delete(pAa);?釋放內(nèi)存。

顯然，這里只對(duì)數(shù)組的第一個(gè)類對(duì)象調(diào)用了析構(gòu)函數(shù)，后面的兩個(gè)對(duì)象均沒(méi)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，如果類對(duì)象中申請(qǐng)了大量的內(nèi)存需要在析構(gòu)函數(shù)中釋放，而你卻在銷毀數(shù)組對(duì)象時(shí)少調(diào)用了析構(gòu)函數(shù)，這會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

上面的問(wèn)題你如果說(shuō)沒(méi)關(guān)系的話，那么第二點(diǎn)就是致命的了！直接釋放 pAa 指向的內(nèi)存空間，這個(gè)總是會(huì)造成嚴(yán)重的段錯(cuò)誤，程序必然會(huì)奔潰！因?yàn)榉峙涞目臻g的起始地址是 pAa 指向的地方減去 4 個(gè)字節(jié)的地方。你應(yīng)該傳入?yún)?shù)設(shè)為那個(gè)地址！

同理，你可以分析如果使用 new 來(lái)分配，用?delete []?來(lái)釋放會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？是不是總會(huì)導(dǎo)致程序錯(cuò)誤？

總的來(lái)說(shuō)，記住一點(diǎn)即可：new/delete、new[]/delete[] 要配套使用總是沒(méi)錯(cuò)的！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的浅谈 C++ 中的 new/delete 和 new[]/delete[]的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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