C++中還需要使用malloc嗎？

電子設(shè)計(jì)聯(lián)盟 · 發(fā)表于 2024-12-5 08:00:00

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new 與智能指針提供了類型安全、自動(dòng)管理內(nèi)存等優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地滿足大多數(shù)場(chǎng)景的需求。
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malloc 和 new 的區(qū)別
malloc 是 C 語(yǔ)言的內(nèi)存分配函數(shù)，分配的內(nèi)存是未初始化的，并返回 void* 類型的指針。

要想將 malloc 的返回值賦給特定類型的指針，需要進(jìn)行顯式類型轉(zhuǎn)換，這就缺乏類型安全性。

而 C++ 的 new 操作符會(huì)自動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，并返回指定類型的指針，避免了類型轉(zhuǎn)換問(wèn)題，增加了類型安全性。

new 不僅分配內(nèi)存，還會(huì)調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化對(duì)象。而 malloc 僅分配內(nèi)存，不做初始化。

這意味著使用 malloc 時(shí)，我們無(wú)法直接管理對(duì)象的生命周期，必須手動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)（這幾乎不常見(jiàn)且容易出錯(cuò)）。
2
智能指針和現(xiàn)代 C++ 內(nèi)存管理
C++11 引入了智能指針，如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr，它們通過(guò) RAII（Resource Acquisition Is Initialization）機(jī)制幫助自動(dòng)管理內(nèi)存。

這讓開(kāi)發(fā)者幾乎不需要直接調(diào)用 new 或 delete，大幅降低了內(nèi)存泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。更不用說(shuō) malloc 和 free 了。

例如：

std::unique_ptrptr = std::make_unique(10); // 自動(dòng)管理內(nèi)存
使用智能指針，內(nèi)存會(huì)在指針超出作用域時(shí)自動(dòng)釋放，無(wú)需手動(dòng)調(diào)用 free。
3
使用 malloc 的場(chǎng)景
盡管現(xiàn)代 C++ 提供了更好的內(nèi)存管理工具，但在少數(shù)特定場(chǎng)景下，malloc 仍然可能有其用武之地。

如果你需要與大量 C 代碼或使用 C 庫(kù)的項(xiàng)目協(xié)作（如某些底層嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)），使用 malloc 會(huì)更容易實(shí)現(xiàn)與 C 代碼的無(wú)縫交互。

在某些性能要求極高的系統(tǒng)中，為了精細(xì)控制內(nèi)存布局和管理，開(kāi)發(fā)者可能會(huì)實(shí)現(xiàn)自定義的內(nèi)存分配器。

自定義分配器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)可能基于 malloc 這種低級(jí)分配函數(shù)，以便更靈活地優(yōu)化內(nèi)存操作。

不需要構(gòu)造函數(shù)的分配：對(duì)于不需要初始化的原始數(shù)據(jù)塊或 POD（Plain Old Data）類型數(shù)據(jù)，malloc 有時(shí)可能更加直接，比如用于分配一個(gè)不需要構(gòu)造和析構(gòu)的字節(jié)緩沖區(qū)。
4
實(shí)際代碼示例
C++ 的方式

struct MyClass { MyClass() { std::cout "Constructed
"; } ~MyClass() { std::cout "Destructed
"; }};
int main() { auto ptr = std::make_unique(); // 自動(dòng)調(diào)用構(gòu)造/析構(gòu)}
使用 malloc 的方式（不推薦，除非必須兼容 C）

struct MyClass { MyClass() { std::cout "Constructed
"; } ~MyClass() { std::cout "Destructed
"; }};
int main() { MyClass* ptr = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass)); new(ptr) MyClass; // 手動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù) ptr->~MyClass(); // 手動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù) free(ptr);}
在第二種方式中，手動(dòng)管理構(gòu)造和析構(gòu)顯得繁瑣且不直觀，容易引入內(nèi)存泄漏或未定義行為。

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