你知道C++中new和delete为什么要匹配使用吗

目录
  • 前言
  • new 和 delete 做了什么
  • 内置类型
    • new 和 new []
    • delete 和 delete [ ]
  • 自定义类型
    • new 和 new []
    • delete 和 delete [ ]
  • 问题
    • 自定义类型为什么要匹配使用
    • 内置类型不匹配为什么不报错
    • 疑惑

前言

关于 new 和 delete 的使用相信大家并不陌生，可是为什么使用 new 的时候要用 delete，使用 new[] 的时候又要用 delete[]。使用 delete 释放 new[] 申请的内存又会发生什么？为什么有时不匹配不会报错，有时又会报错呢？本文将为大家解决这个疑惑。

string* strArray = new string[1002];
...
delete strArray;

这段代码看起来似乎没有问题，既使用了 new，又搭配了 delete。但这代码的行为是未定义的，最好的情况是有部分数据没有析构，但更可能的是程序直接崩溃。

new 和 delete 做了什么

当使用 new 动态生成对象时，有两件事发生：

1.调用全局的 operator new 分配内存

2.调用该对象的构造函数，对分配的内存进行初始化

内置类型的构造函数在这时什么都不做，故编译器不用调用

当使用 delete 时，同样会发生两件事：

1.针对这段内存会有一个（或多个）析构函数被调用

2.调用全局的 operator delete 释放内存

delete 的问题在于：将要释放的内存中有多少个对象？这将决定有多少个析构函数被调用。

这个问题可以转化为：指针所指向的是单一对象还是对象数组？如果是对象数组，那么里面又有多少个对象？因此我们有必要记录数组的大小，以便 delete 知道需要调用多少次析构函数。例如下图：

当然这只是个例子，不同的编译器可能会有不同的方案，此处我们假定 n 占用 4 字节。

内置类型

new 和 new []

int* num = new int;
int* arr = new int[1002];

因为内置类型的默认构造函数并不会做什么处理，所以上述代码在调用完 ::operator new() / ::operator new[]() 后，不会调用构造函数。同样，因为无需调用构造函数，也不用多开辟一块空间存储对象个数。

delete 和 delete [ ]

int* num = new int;
int* arr = new int[1002];
delete num;
delete[] arr;

对于内置类型的 delete 也是非常简单，只是单纯的调用 ::operator delete() / ::operator delete[]() 释放内存。内置类型没有开辟存储对象个数的空间，也不需要析构函数处理。

自定义类型

new 和 new []

string* str1 = new string;
string* str2 = new string[1231];

上述代码首先会调用 ::operator new() / ::operator new[]() 申请内存，然后再调用 string 的默认构造函数进行初始化工作。

对于 new：因为只有一个对象，最后直接构造该对象即可，不用记录个数。

对于 new []：因为最后需要调用析构函数析构所有对象，所以需要记录对象的个数（即使是使用 new [] 申请一个对象），于是就在内存开头处 4 字节记录对象的个数（一种可能的方案），然后返回实际开辟的内存 + 4 的位置。

delete 和 delete [ ]

string* str1 = new string;
string* str2 = new string[1231];
delete str1;
delete[] str2;

上述代码首先会调用 string 的析构函数进行清理工作，然后再调用 ::operator delete() / ::operator delete[]() 释放内存。

对于 delete：直接析构该位置对象，然后释放即可。

对于 delete[]：首先会查看前面 4 字节存储的个数，来决定调用析构函数的次数；然后再调用 ::operator delete[]() 释放内存，实际上 ::operator delete[]() 释放的是地址减 4 后的值。因为实际开辟的前面还有 4 个字节，要是不修正的话直接释放的话，程序就会崩溃，因为系统并没记录该地址。

问题

自定义类型为什么要匹配使用

1.使用 new 和 delete

开辟一个对象，释放一个对象，没有问题

2.使用 new[] 和 delete

开辟一组对象，调用 ::operator delete()，因为没有对地址进行修正，释放了非法地址，程序会崩溃

3.使用 new 和 delete[]

开始一个对象，调用 ::operator delete[]()，此时仍会把前面 4 个字节当成个数调用析构函数（个数是不确定的），然后再释放减 4 后的地址，同样释放了非法地址，导致程序崩溃

4.使用 new[] 和 delete[]

开辟一组对象，释放一组对象，没有问题

内置类型不匹配为什么不报错

使用 new[] 和 delete 或者 使用 new 和 delete[]

因为对于内置类型，默认情况下不会调用构造函数和析构函数，也不用开辟空间存储对象个数。

因此最后的地址也不需要修正，于是就不会发生报错了。

疑惑

其实全局的 new 和 delete 最后调用的是 malloc 和 free，malloc 在开辟空间时，同样会多开辟一块空间用于存储内存块的信息（在 Linux 64 位环境下是 16 字节）。

头信息中有存储内存的字节大小，所以 free 时可以知道要释放的内存大小。

那么问题来了，如果说对于自定义类型 new[] 返回的地址是上图 malloc 返回的地址，对于该地址调用全局 delete，再传递给 free 此时是可以正确释放内存的，只是析构函数调用次数不正确。但实际上程序直接崩溃，也就是说此时 new[] 返回的地址应该是 malloc 返回的地址右移 4 字节的值。

对这段内存模型只是猜测，博主也是菜鸡，希望有大佬可以指正一下。

到此这篇关于你知道C++中new和delete为什么要匹配使用吗的文章就介绍到这了,更多相关C++ new delete内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

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