C++的
new和
delete运算符，说白了，就是用来动态分配和释放内存的。
new负责找一块地方给你用，
delete负责把用完的地方还回去。但这背后的细节，其实挺有意思的。
解决方案
new运算符干的事情，大致可以分为三步：
-
计算所需内存大小：这步编译器会自动搞定，根据你
new
的对象类型，算出需要多少字节。 -
分配内存：这才是
new
的核心。它会调用一个叫做operator new
的函数，这个函数负责在堆（heap）上找到一块足够大的连续内存块。如果找不到，通常会抛出一个std::bad_alloc
异常（当然，你也可以自定义new
的行为，让它返回空指针）。 -
初始化对象：拿到内存后，
new
会调用对象的构造函数，在分配到的内存上“盖房子”，把对象真正地创建出来。
delete运算符则相反，它也分三步：
- 调用析构函数：先调用对象的析构函数，把对象“拆房子”，清理对象占用的资源。
-
释放内存：然后调用
operator delete
函数，把之前new
分配的内存块还给堆，这样这块内存就可以被再次利用了。 -
安全处理：虽然不是必须，但好的习惯是将指针设置为
nullptr
，防止悬挂指针。
需要注意的是，
new和
delete必须配对使用，而且要对应正确的形式。比如，用
new分配的数组，要用
delete[]释放，否则可能会导致内存泄漏或者程序崩溃。
new和
malloc有什么区别？
这是个经典问题。
malloc是C语言的函数，而
new是C++的运算符，它们在内存分配上都能实现类似的功能，但区别还是挺大的。
-
类型安全：
new
是类型安全的，它会返回一个指向正确类型的指针，并且在编译时进行类型检查。malloc
返回的是void*
，需要手动强制类型转换，容易出错。 -
构造/析构函数：
new
会自动调用对象的构造函数进行初始化，delete
会自动调用析构函数进行清理。malloc
和free
则不会调用构造函数和析构函数，对于C++对象来说，这非常重要，因为很多资源清理工作需要在析构函数中完成。 -
重载：
new
和delete
可以被重载，可以自定义内存分配的行为。malloc
和free
则不能被重载。 -
异常处理：
new
在分配失败时会抛出异常，而malloc
返回NULL
。
简单来说，C++中应该尽量使用
new和
delete，而不是
malloc和
free。 如何自定义
new和
delete？
C++允许你重载
operator new和
operator delete，这样你就可以自定义内存分配的行为。这在某些特殊场景下很有用，比如：
- 内存池：为了提高内存分配的效率，可以实现一个内存池，预先分配一块大的内存，然后从中分配小块的内存。
-
调试：可以重载
new
和delete
来跟踪内存分配情况，检测内存泄漏。 - 嵌入式系统：在资源受限的嵌入式系统中，可能需要自定义内存分配策略。
自定义
new和
delete的基本形式如下：
void* operator new(size_t size) {
// 分配内存的逻辑
void* p = malloc(size);
if (!p) throw std::bad_alloc();
return p;
}
void operator delete(void* p) noexcept {
// 释放内存的逻辑
free(p);
}
void* operator new[](size_t size) { // for array
// 分配内存的逻辑
void* p = malloc(size);
if (!p) throw std::bad_alloc();
return p;
}
void operator delete[](void* p) noexcept { // for array
// 释放内存的逻辑
free(p);
} 需要注意的是，自定义
new和
delete时，要确保分配和释放的内存是匹配的，否则会导致严重的错误。 什么时候应该使用
new和
delete？
动态内存分配并非总是最佳选择。在以下情况下，考虑使用
new和
delete：
-
对象的大小在编译时未知：如果对象的大小需要在运行时才能确定，例如，根据用户的输入动态创建一个数组，那么就需要使用
new
来分配内存。 -
对象的生命周期超出作用域：如果对象的生命周期需要超出创建它的函数的作用域，例如，需要在函数中创建一个对象，并在函数返回后继续使用它，那么就需要使用
new
来分配内存。 -
需要管理大量对象：如果需要管理大量的对象，并且这些对象的生命周期各不相同，那么使用
new
和delete
可以更灵活地控制内存的使用。
但也要注意，过度使用
new和
delete可能会导致内存泄漏和碎片化，增加程序的复杂性。在可能的情况下，尽量使用智能指针（如
std::unique_ptr和
std::shared_ptr）来自动管理内存，避免手动
new和
delete。 内存泄漏了怎么办？
内存泄漏是指程序中分配的内存没有被及时释放，导致内存占用越来越高。这是C++程序中常见的问题，也是最难调试的问题之一。
常见的内存泄漏原因包括：
-
忘记
delete
：这是最常见的原因，分配了内存，但是忘记了释放。 -
异常安全问题：如果在
new
和delete
之间抛出了异常，可能会导致delete
没有被执行。 - 循环引用：在使用智能指针时，如果存在循环引用，可能会导致对象无法被释放。
检测内存泄漏的工具很多，比如Valgrind（Linux）、Visual Studio的内存诊断工具（Windows）等。这些工具可以帮助你找到内存泄漏的位置，并分析泄漏的原因。
预防内存泄漏的最佳方法是：
- 使用智能指针：尽可能使用智能指针来自动管理内存。
- 养成良好的编程习惯：在分配内存后，立即编写释放内存的代码，并确保在所有可能的执行路径上都能正确释放内存。
- 使用内存泄漏检测工具：定期使用内存泄漏检测工具来检查程序是否存在内存泄漏。
总而言之，
new和
delete是C++中动态内存管理的重要工具，理解它们的工作原理，掌握正确的使用方法，才能编写出高效、稳定的C++程序。
以上就是C++的new和delete运算符具体是如何工作的的详细内容，更多请关注知识资源分享宝库其它相关文章！
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