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你知道C++中new和delete為什么要匹配使用嗎

更新時間：2023年01月10日 09:19:56 作者：叫我小秦就好了

關(guān)于 new 和 delete 的使用相信大家并不陌生，可是為什么使用 new 的時候要用 delete，使用 new[] 的時候又要用 delete[]呢？本文就來和大家詳細說說

前言

關(guān)于 new 和 delete 的使用相信大家并不陌生，可是為什么使用 new 的時候要用 delete，使用 new[] 的時候又要用 delete[]。使用 delete 釋放 new[] 申請的內(nèi)存又會發(fā)生什么？為什么有時不匹配不會報錯，有時又會報錯呢？本文將為大家解決這個疑惑。

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

這段代碼看起來似乎沒有問題，既使用了 new，又搭配了 delete。但這代碼的行為是未定義的，最好的情況是有部分?jǐn)?shù)據(jù)沒有析構(gòu)，但更可能的是程序直接崩潰。

new 和 delete 做了什么

當(dāng)使用 new 動態(tài)生成對象時，有兩件事發(fā)生：

1.調(diào)用全局的 operator new 分配內(nèi)存

2.調(diào)用該對象的構(gòu)造函數(shù)，對分配的內(nèi)存進行初始化

內(nèi)置類型的構(gòu)造函數(shù)在這時什么都不做，故編譯器不用調(diào)用

當(dāng)使用 delete 時，同樣會發(fā)生兩件事：

1.針對這段內(nèi)存會有一個（或多個）析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用

2.調(diào)用全局的 operator delete 釋放內(nèi)存

delete 的問題在于：將要釋放的內(nèi)存中有多少個對象？這將決定有多少個析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用。

這個問題可以轉(zhuǎn)化為：指針?biāo)赶虻氖菃我粚ο筮€是對象數(shù)組？如果是對象數(shù)組，那么里面又有多少個對象？因此我們有必要記錄數(shù)組的大小，以便 delete 知道需要調(diào)用多少次析構(gòu)函數(shù)。例如下圖：

當(dāng)然這只是個例子，不同的編譯器可能會有不同的方案，此處我們假定 n 占用 4 字節(jié)。

內(nèi)置類型

new 和 new []

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

因為內(nèi)置類型的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)并不會做什么處理，所以上述代碼在調(diào)用完 ::operator new() / ::operator new[]() 后，不會調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。同樣，因為無需調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，也不用多開辟一塊空間存儲對象個數(shù)。

delete 和 delete [ ]

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

對于內(nèi)置類型的 delete 也是非常簡單，只是單純的調(diào)用 ::operator delete() / ::operator delete[]() 釋放內(nèi)存。內(nèi)置類型沒有開辟存儲對象個數(shù)的空間，也不需要析構(gòu)函數(shù)處理。

自定義類型

new 和 new []

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

上述代碼首先會調(diào)用 ::operator new() / ::operator new[]() 申請內(nèi)存，然后再調(diào)用 string 的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)進行初始化工作。

對于 new：因為只有一個對象，最后直接構(gòu)造該對象即可，不用記錄個數(shù)。

對于 new []：因為最后需要調(diào)用析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)所有對象，所以需要記錄對象的個數(shù)（即使是使用 new [] 申請一個對象），于是就在內(nèi)存開頭處 4 字節(jié)記錄對象的個數(shù)（一種可能的方案），然后返回實際開辟的內(nèi)存 + 4 的位置。

delete 和 delete [ ]

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

上述代碼首先會調(diào)用 string 的析構(gòu)函數(shù)進行清理工作，然后再調(diào)用 ::operator delete() / ::operator delete[]() 釋放內(nèi)存。

對于 delete：直接析構(gòu)該位置對象，然后釋放即可。

對于 delete[]：首先會查看前面 4 字節(jié)存儲的個數(shù)，來決定調(diào)用析構(gòu)函數(shù)的次數(shù)；然后再調(diào)用 ::operator delete[]() 釋放內(nèi)存，實際上 ::operator delete[]() 釋放的是地址減 4 后的值。因為實際開辟的前面還有 4 個字節(jié)，要是不修正的話直接釋放的話，程序就會崩潰，因為系統(tǒng)并沒記錄該地址。

問題

自定義類型為什么要匹配使用

1.使用 new 和 delete

開辟一個對象，釋放一個對象，沒有問題

2.使用 new[] 和 delete

開辟一組對象，調(diào)用 ::operator delete()，因為沒有對地址進行修正，釋放了非法地址，程序會崩潰

3.使用 new 和 delete[]

開始一個對象，調(diào)用 ::operator delete[]()，此時仍會把前面 4 個字節(jié)當(dāng)成個數(shù)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)（個數(shù)是不確定的），然后再釋放減 4 后的地址，同樣釋放了非法地址，導(dǎo)致程序崩潰

4.使用 new[] 和 delete[]

開辟一組對象，釋放一組對象，沒有問題

內(nèi)置類型不匹配為什么不報錯

使用 new[] 和 delete 或者使用 new 和 delete[]

因為對于內(nèi)置類型，默認(rèn)情況下不會調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，也不用開辟空間存儲對象個數(shù)。

因此最后的地址也不需要修正，于是就不會發(fā)生報錯了。

疑惑

其實全局的 new 和 delete 最后調(diào)用的是 malloc 和 free，malloc 在開辟空間時，同樣會多開辟一塊空間用于存儲內(nèi)存塊的信息（在 Linux 64 位環(huán)境下是 16 字節(jié)）。

頭信息中有存儲內(nèi)存的字節(jié)大小，所以 free 時可以知道要釋放的內(nèi)存大小。

那么問題來了，如果說對于自定義類型 new[] 返回的地址是上圖 malloc 返回的地址，對于該地址調(diào)用全局 delete，再傳遞給 free 此時是可以正確釋放內(nèi)存的，只是析構(gòu)函數(shù)調(diào)用次數(shù)不正確。但實際上程序直接崩潰，也就是說此時 new[] 返回的地址應(yīng)該是 malloc 返回的地址右移 4 字節(jié)的值。