new 和 malloc 的区别

new 和 delete 在 C++ 中被引入，主要是为了解决 malloc 和 free 在 C 语言中的一些限制和问题，特别是在面向对象编程方面。以下是 new/delete 相比于 malloc/free 的主要改进：

类型安全和自动大小计算

malloc/free 示例:

#include <stdlib.h>

struct MyStruct {
    int data;
    // ... 其他成员 ...
};

int main() {
    // 使用 malloc 分配内存，需要手动计算大小
    MyStruct* p = (MyStruct*)malloc(sizeof(MyStruct));
    p->data = 10;
    free(p);
    return 0;
}

new/delete 示例:

struct MyStruct {
    int data;
    // ... 其他成员 ...
};

int main() {
    // 使用 new 分配内存，自动处理大小和类型
    MyStruct* p = new MyStruct;
    p->data = 10;
    delete p;
    return 0;
}

改进:

new 自动计算所需内存的大小，而 malloc 需要程序员手动计算。
new 提供类型安全，返回正确类型的指针，避免了强制类型转换的需要。

构造函数和析构函数的调用

C++ 示例:

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "Constructor called\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "Destructor called\n"; }
};

int main() {
    MyClass* obj = new MyClass; // 调用构造函数
    delete obj;                 // 调用析构函数
    return 0;
}

改进:

new 在分配内存时调用对象的构造函数，delete 在释放内存时调用析构函数。
malloc 和 free 只处理内存分配和释放，不调用构造函数和析构函数。

异常处理

C++ 示例:

int main() {
    try {
        int* p = new int[10000000000]; // 尝试分配大量内存
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << '\n';
    }
    return 0;
}

改进:

new 在内存分配失败时抛出异常（如 std::bad_alloc），而 malloc 在失败时返回 NULL。
这使得 new 能够更好地集成到 C++ 的异常处理框架中。

配对简便性

改进:

new 和 delete 是为对象配对的，而 malloc 和 free 需要显式计算大小。
new[] 和 delete[] 用于数组，简化了数组内存管理。

`new` 的重载

是的，C++ 允许重载 new 操作符。这意味着你可以定义自己的 new 操作符来改变对象的分配方式。重载 new 可以用于自定义内存管理，追踪内存分配，或者引入特殊的内存分配策略。

重载 new 需要提供与系统 new 相同的返回类型和参数列表。最常见的形式是重载全局 new 和 delete：

void* operator new(std::size_t size) {
    std::cout << "Custom new for size " << size << std::endl;
    return std::malloc(size);
}

void operator delete(void* memory) {
    std::cout << "Custom delete" << std::endl;
    std::free(memory);
}

类也可以重载其自身的 new 和 delete，这对于控制特定类的对象分配非常有用。

class MyClass {
public:
    void* operator new(std::size_t size) {
        std::cout << "MyClass new" << std::endl;
        return std::malloc(size);
    }

    void operator delete(void* memory) {
        std::cout << "MyClass delete" << std::endl;
        std::free(memory);
    }
};

关键字和操作符

new 是操作符，malloc 是函数。

关键字（Keywords）和操作符（Operators）在编程语言中是两个不同的概念：

关键字：这些是编程语言预定义的保留字，每个关键字有特定的含义，并在语言的语法中扮演特定的角色。例如，if、while、return 等在 C++ 中都是关键字。关键字不能用作变量名或函数名。
操作符：操作符用于执行操作，如算术运算、逻辑运算、比较等。在 C++ 中，一些操作符可以被重载，这意味着你可以改变它们的行为以适应特定类型的操作。例如，+、-、*、/、new 等都是操作符。

有些情况下，某些关键字也可以被视为操作符。例如，new 和 delete 在 C++ 中既是关键字也是操作符。它们作为关键字，表示特定的动作（分配和释放内存），同时它们的行为可以像操作符那样被重载。

总结

new/delete 提供了更符合 C++ 面向对象特性的内存管理方式。它们处理类型安全、对象生命周期（构造和析构）、异常安全以及简化语法。然而，这些改进也带来了一定的性能开销，这在某些性能敏感的应用中可能是一个考虑因素。在 C++ 中，new/delete 是推荐的方式，因为它们提供了更安全和便利的内存管理机制。

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