浅谈 C++ 中的 new/delete 和 new[]/delete[]

在 C++ 中，你也许经常使用 new 和 delete 来动态申请和释放内存，但你可曾想过以下问题呢？

new 和 delete 是函数吗？

new [] 和 delete [] 又是什么？什么时候用它们？

你知道 operator new 和 operator delete 吗？

为什么 new [] 出来的数组有时可以用 delete 释放有时又不行？

…

如果你对这些问题都有疑问的话，不妨看看我这篇文章。

new 和 delete 到底是什么？

如果找工作的同学看一些面试的书，我相信都会遇到这样的题：sizeof 不是函数，然后举出一堆的理由来证明 sizeof 不是函数。在这里，和 sizeof 类似，new 和 delete 也不是函数，它们都是 C++ 定义的关键字，通过特定的语法可以组成表达式。和 sizeof 不同的是，sizeof 在编译时候就可以确定其返回值，new 和 delete 背后的机制则比较复杂。
继续往下之前，请你想想你认为 new 应该要做些什么？也许你第一反应是，new 不就和 C 语言中的 malloc 函数一样嘛，就用来动态申请空间的。你答对了一半，看看下面语句：

string *ps = new string("hello world");

你就可以看出 new 和 malloc 还是有点不同的，malloc 申请完空间之后不会对内存进行必要的初始化，而 new 可以。所以 new expression 背后要做的事情不是你想象的那么简单。在我用实例来解释 new 背后的机制之前，你需要知道 operator new 和 operator delete 是什么玩意。

operator new 和 operator delete

这两个其实是 C++ 语言标准库的库函数，原型分别如下：

void *operator new(size_t); //allocate an object void *operator delete(void *); //free an object void *operator new[](size_t); //allocate an array void *operator delete[](void *); //free an array

后面两个你可以先不看，后面再介绍。前面两个均是 C++ 标准库函数，你可能会觉得这是函数吗？请不要怀疑，这就是函数！C++ Primer 一书上说这不是重载 new 和 delete 表达式（如 operator= 就是重载 = 操作符），因为 new 和 delete 是不允许重载的。但我还没搞清楚为什么要用 operator new 和 operator delete 来命名，比较费解。我们只要知道它们的意思就可以了，这两个函数和 C 语言中的 malloc 和 free 函数有点像了，都是用来申请和释放内存的，并且 operator new 申请内存之后不对内存进行初始化，直接返回申请内存的指针。

我们可以直接在我们的程序中使用这几个函数。

new 和 delete 背后机制

知道上面两个函数之后，我们用一个实例来解释 new 和 delete 背后的机制：

我们不用简单的 C++ 内置类型来举例，使用复杂一点的类类型，定义一个类 A：

class A { public: A(int v) : var(v) { fopen_s(&file, "test", "r"); } ~A() { fclose(file); } private: int var; FILE *file; };

很简单，类 A 中有两个私有成员，有一个构造函数���一个析构函数，构造函数中初始化私有变量 var 以及打开一个文件，析构函数关闭打开的文件。

我们使用

class *pA = new A(10);

来创建一个类的对象，返回其指针 pA。如下图所示 new 背后完成的工作：

简单总结一下：

首先需要调用上面提到的 operator new 标准库函数，传入的参数为 class A 的大小，这里为 8 个字节，至于为什么是 8 个字节，你可以看看《深入 C++ 对象模型》一书，这里不做多解释。这样函数返回的是分配内存的起始地址，这里假设是 0x007da290。