c++的動態(tài)內(nèi)存管理方式和c語言不一樣，在c++中使用new和delete來替換c語言中的malloc和free。這里有幾個點不一樣，

1、new和delete是操作符，malloc和free是函數(shù)（我的理解是c++將new和delete約定為操作符而已，new和delete操作符重載函數(shù)本質(zhì)上還是函數(shù)）

2、c++有了類的概念，類對象的初始化除了要分配內(nèi)存，還需要對內(nèi)存進行初始化！所以，c++必須引入一種新的內(nèi)存分配方式，既可以像malloc一樣開辟內(nèi)存，還要能夠調(diào)用類對象的構造函數(shù)（delete的引入同理）。

3、new[]和delete[]是c++完全新增的內(nèi)存操作符，他們和new和delete也是有不一樣的地方。

下面，咱們來一一講解?

1、重載操作符

既然new和delete都是操作符，咱們可以對new和delete進行重載；當你再使用new和delete操作內(nèi)存時，編譯器就會調(diào)用到咱們自己重載的new/delete全局函數(shù)了。（如對操作符重載不了解的，請自行補充知識）

void* operator new(size_t size){
  if(size == 0) size = 1;
  void* ptr = malloc(size);
  if(ptr == nullptr){
      std::cout << "ERROR NEW!" << std::endl;
  }
  std::cout << "NEW Memory Size = " << size << " address = " << ptr << std::endl;
  return ptr;
}
void* operator new[](size_t size){
  if(size == 0) size = 1;
  void* ptr = malloc(size);
  if(ptr == nullptr){
      std::cout << "ERROR NEW[]!" << std::endl;
  }
  std::cout << "NEW[] Memory Size = " << size << " address = " << ptr << std::endl;
  return ptr;
}
void operator delete(void* ptr){
  std::cout << "DELETE " << ptr << std::endl;
  if(ptr) free(ptr);
}
void operator delete[](void* ptr){
  std::cout << "DELETE[] " << ptr << std::endl;
  if(ptr) free(ptr);
}

此時，再使用 int* p = new int {1}; 開辟內(nèi)存，那么，c++編譯器會自動鏈接到我們剛才的操作符重載函數(shù) void* operator new(size_t size) ，至于編譯器是怎么將 int* p = new int {1}; 解析成 void* operator new(size_t size) 函數(shù)的，咱們不關心，咱們只要知道編譯器做了這樣一層代碼解析轉換即可。并且，轉換的過程中會將需要開辟的內(nèi)存大小當作形式參數(shù)傳遞過去！

這里還有一點需要注意：函數(shù)的返回值是void*，而咱們new操作接收的返回值為int*，這里其實也是編譯在底層做了一層轉換！（非常重要，new 的返回值和 operator new 函數(shù)的返回并不完全相同，包括類型和地址）

2、new和delete的原理

在開始驗證new和delete之前，咱們先使用以下代碼：

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <memory>
using namespace std;
//此處添加前面一步重載new和delete的代碼
class Master
{
public:
  Master()
  {
      printf("constructor ---- %p\n",this);
      c = rand()%10000;
  }
  ~Master()
  {
      printf("destructor ---- %p\n", this);
  }
public:
  int c;
};
int main()
{
  Master * p = new Master{};
  delete p;
  return 0;
}

推薦一個在線調(diào)試cpp的網(wǎng)站：Compiler Explorer (godbolt.org)

Master * p = new Master{}; 這一行的匯編信息如下：

這里有3個點要注意，

• 內(nèi)存大小在編譯時確定
• 會先調(diào)用operator new(unsigned long)函數(shù)
• 最后會調(diào)用構造函數(shù)

那么，delete操作的匯編信息應該和new剛好相反，這個可以自行測試！

下面將咱們重載的operator方法添加進去，然后執(zhí)行，output日志信息如下：

NEW Memory Size = 4 address = 0x2154eb0
constructor ---- 0x2154eb0
destructor ---- 0x2154eb0
DELETE 0x2154eb0

通過日志，咱們也能夠得出這樣的結論：

new： 先malloc內(nèi)存，然后執(zhí)行構造函數(shù) delete：先執(zhí)行析構函數(shù)，然后free內(nèi)存

3、new[]和delete[]的原理

前面咱們說了new/delete與new[]/delete[]有一些不同，那我們先看看日志信息，請?zhí)砑右韵聹y試代碼：

int main()
{
  Master * p = new Master{};
  //測試new[]
  Master * pArray = new Master[5];    
  printf("pArray = %p\n", pArray);
  printf("pArray[0] = %p\n", &pArray[0]);
  printf("pArray[1] = %p\n", &pArray[1]);
  // delete[] pArray;
  // delete p;
  return 0;
}
///
output:---------------------------------------begin
NEW Memory Size = 4 address = 0x565422925eb0
constructor ---- 0x565422925eb0
NEW[] Memory Size = 28 address = 0x5654229262e0
constructor ---- 0x5654229262e8
constructor ---- 0x5654229262ec
constructor ---- 0x5654229262f0
constructor ---- 0x5654229262f4
constructor ---- 0x5654229262f8
pArray = 0x5654229262e8
pArray[0] = 0x5654229262e8
pArray[1] = 0x5654229262ec
output:----------------------------------------end

重點來了，malloc返回的內(nèi)存地址（0x5654229262e0）和new[]返回的地址（0x5654229262e8）并不一致，而且申請的內(nèi)存大小并不是Master類的大小 4*5=20，而是28！！

通過匯編代碼，我們看到這里確實偏移了8個字節(jié)！其他的操作與new沒有多大差別，都是先調(diào)用operator new[]，然后再循環(huán)調(diào)用數(shù)組中的每個對象的構造函數(shù)！

通過output日志和匯編分析，可以得到我們前面講到的結論：（非常重要，new 的返回值和 operator new 函數(shù)的返回并不完全相同，包括類型和地址）！

我們調(diào)用 delete[] pArray; 刪除的地址為 0x5654229262e8，而真實觸發(fā) operator delete[] 的形參為 0x5654229262e0， 詳細日志信息如下：

也就是operator new[] 和 operator delete[] 的操作的內(nèi)存是真實地址，并且是正確的！為什么會這樣？就是因為c++編譯器在底層做了一次轉換！

這個問題也很好理解，如果編譯器沒有這樣一層邏輯轉換，當你 delete[] 一個數(shù)組時，編譯器要怎么操作呢？他怎么知道數(shù)組的長度然后遍歷去調(diào)用析構函數(shù)呢？所以，這樣一層邏輯轉換有了存在的意義，這也體現(xiàn)在 new[] 數(shù)組時為什么大小并不是 = 對象大小*數(shù)組長度，而是多了8個字節(jié)！

好了嘛，那多出來的8字節(jié)是不是就是數(shù)組長度呢？咱們可以把這塊內(nèi)存信息輸出！添加以下代碼：

  unsigned long* pSize = (unsigned long*)pArray - 1;//偏移8字節(jié)
  printf("p = %p\n", pSize);
  printf("sizeof pArray = %d\n", *pSize);//輸出該地址上的內(nèi)存數(shù)據(jù)

日志輸出：

偏移8字節(jié)之后就是咱們 operator new[] 函數(shù)分配的真實的內(nèi)存地址，然后咱們輸出該地址8字節(jié)空間的數(shù)據(jù)信息為5，這就是申請的數(shù)據(jù)空間的大小！

也就是有了這個多余的8字節(jié)（在32位系統(tǒng)上為4字節(jié)），new[] 存儲數(shù)組長度到該內(nèi)存， delete[] 時就能夠從該內(nèi)存讀取數(shù)組長度，并遍歷數(shù)組去調(diào)用析構函數(shù)啦！

總結

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關注服務器之家的更多內(nèi)容！

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