C++内存管理之new/delete深度解析_C/C++

1.c/c++内存分布

1. 栈- - 非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的。
2. 内存映射段是高效的i/o映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口
创建共享共享内存，做进程间通信。
3. 堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
4. 数据段（静态区）--存储全局数据和静态数据。
5. 代码段--可执行的代码/只读常量。

1.char[]是在栈上开辟一个数组，再将abcd\0（在内存中以ascii码值储存）拷贝到数组中，char是数组名，sizeof(char)是整个数组的大小5个字节，同时char是数组首元素地址，*char是数组首元素，在栈中，“abcd”存在常量区，因为是只读的。

2.pchar3也是局部变量，是个指向常量字符串的指针，在栈上，*pchar3是字符串首元素a，是个常量，在常量区。

3.ptr1是指向堆上开辟这块空间的指针，在栈上，*ptr1是堆上的空间，在堆上。

2. c语言中动态内存管理方式：malloc/calloc/realloc/free

3. c++内存管理方式

3.1 new/delete操作内置类型

void test()
{
// 动态申请一个int类型的空间
int* ptr1 = new int;
// 动态申请一个int类型的空间并初始化为10
int* ptr2 = new int(10);
// 动态申请3个int类型的空间
int* ptr3 = new int[3];
delete ptr1;
delete ptr2;
delete[] ptr3;
}

注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用
new[]和delete[]，注意：匹配起来使用。

3.2 new和delete操作自定义类型

3.2.1new和delete分解动作

new a(1) 做了两件事：

第一步：分配内存。调用 operator new（底层是用 malloc）在堆区申请内存。

第二步：调用构造函数。自动调用类 a 的构造函数a(1)，完成对象的初始化。

delete p1 做了两件事：

第一步：调用析构函数。自动调用 ~a()，清理对象内部申请的额外资源（比如对象内如果有指针指向堆区）。

第二步：释放内存。调用 operator delete（底层通常是用free）把堆内存还给系统。

malloc 只做第一步，free 只做第二步。所以malloc 出来的是未初始化的内存，new 出来的是完整对象。

注意：在申请自定义类型的空间时，new会调用构造函数，delete会调用析构函数，而malloc与 free不会。

3.2.2new[]必须配delete[]

new a[3]：分配数组内存，并连续调用 3 次构造函数。

delete[] p3：连续调用 3 次析构函数，然后再释放整块数组内存。

警告：如果写成了 delete p3（漏掉中括号）。编译器只会调用第一个元素的析构函数，剩下 2 个对象的内部资源就永远无法释放，导致严重内存泄漏。

3.2.3对象数组初始化发生了什么？

a* p3 = new a[3]{aa1, aa2, aa3};

在堆区分配数组内存。调用拷贝构造函数，把栈上的 aa1, aa2, aa3 复制到堆区数组里。

a* p5 = new a[3]{ {1,1}, {2,2}, {3,3} };

c++11 的列表初始化。{1,1} 作为一个整体，隐式匹配了类 a 的构造函数 a(int, int)，直接在堆区原地构造对象，省去了一些临时拷贝开销。

销毁时（delete[] p3;）：先对这3个对象分别调用析构函数，然后再释放这整块连续的内存。

补充

32位是2^32byte=4gb,64位是2^64byte=16384tb。

栈有8mb，堆有1.6gb。

4 new和delete底层逻辑

4.1operator new与operator delete函数

operator new 实际也是通过malloc来申请空间，如果 malloc申请空间成功就直接返回，否则执行用户提供的空间不足应对措施，如果用户提供该措施就继续申请，否则就抛异常。operator delete 最终是通过free来释放空间的。

4.2new和delete的实现原理

4.2.1内置类型

如果申请的是内置类型的空间，new和malloc，delete和free基本类似，不同的地方是：
new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]和delete[]申请的是连续空间，而且new在申
请空间失败时会抛异常，malloc会返回null.

4.2.2 自定义类型

new的原理
1. 调用operator new函数申请空间
2. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete的原理
1. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
2. 调用operator delete函数释放对象的空间
new t[n]的原理
1. 调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成n个对
象空间的申请
2. 在申请的空间上执行n次构造函数
delete[]的原理
1. 在释放的对象空间上执行n次析构函数，完成n个对象中资源的清理
2. 调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释
放空间

举例：

int* p1 = new int [10]; //malloc

delete p1; //free

free(p1);

不涉及构造和析构，底层就是malloc和free,上面两种

5malloc/free和new/delete的区别

malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。不同的地
方是：
1. malloc和free是函数，new和delete是操作符
2. malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
3. malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可，
如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转，new不需要，因为new后跟的是空间的类型
5. malloc申请空间失败时，返回的是null，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需
要捕获异常
6. 申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new
在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成
空间中资源的清理释放

6.定位new表达式（了解）

class a
{
public:
a(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "a():" << this << endl;
}
~a()
{
cout << "~a():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
// 定位new/replacement new
int main()
{
// p1现在指向的只不过是与a对象相同大小的一段空间，还不能算是一个对象，因为构造函数没
有执行
a* p1 = (a*)malloc(sizeof(a));
new(p1)a; // 注意：如果a类的构造函数有参数时，此处需要传参 new(p1)a（1）;
p1->~a();
free(p1);
}

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C++内存管理之new/delete深度解析

2026年09月23日 • C/C++ •我要评论