C++ new 和 malloc 的区别

1.内存位置

new操作符从自由存储区（free store）上为对象动态分配内存空间，而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语，是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C语言使用malloc从堆上分配内存，使用free释放已分配的对应内存。

那么自由存储区是否能够是堆（问题等价于new是否能在堆上动态分配内存），这取决于operator new 的实现细节。自由存储区不仅可以是堆，还可以是静态存储区，这都看operator new在哪里为对象分配内存。

2.返回类型

new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，类型严格与对象匹配，无须进行类型转换，故new是符合类型安全性的操作符。

3.分配失败处理

new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常，它不会返回NULL；malloc分配内存失败时返回NULL。

4.调用构造函数

使用new操作符来分配对象内存时会经历三个步骤：

第一步：调用operator new 函数（对于数组是operator new[]）分配一块足够大的，原始的，未命名的内存空间以便存储特定类型的对象。
第二步：编译器运行相应的构造函数以构造对象，并为其传入初值。
第三部：对象构造完成后，返回一个指向该对象的指针。

5.调用析构函数

使用delete操作符来释放对象内存时会经历两个步骤：

第一步：调用对象的析构函数。
第二步：编译器调用operator delete(或operator delete[])函数释放内存空间。

综合实践

代码

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <limits.h>

#define N 10
using namespace std;

int main()
{
	// 区别1. malloc 必须强制转换指针类型, 而 new 不用
	int * p = (int *)malloc(N * sizeof(int));
	int * q = new int[N];
	delete [] q;
	free(p);
	
	// 区别2. 对于类的对象，new 会调用默认构造函数，而 malloc 只是单纯分配空间
	class Car
	{
	public:
		Car(){cout << "Car()" << endl;}
		~Car(){cout << "~Car()" << endl;}
		virtual int p(){cout << "virtual p()" << endl;}
	private:
		int price;
	};

	Car * car_p = (Car *)malloc(sizeof(Car));
	Car * car_q = new Car;

	cout << "sizeof(Car)=" << sizeof(Car) << endl;//应该是 8, 因为一个 int 4 字节，还有一个虚函数表指针 4 字节

	// 区别3. 对于类的对象，delete 会调用析构函数，而 free 只是单纯释放空间
	delete car_q;
	free(car_p);

	// 区别4. 对分配内存出现错误时，new 会抛出 bac_alloc 异常, malloc 会返回 NULL
	p = (int *)malloc(INT_MAX);
	if (!p)
		cout << "malloc failed" << endl;
	free(p);
	q = new int[INT_MAX];
	delete []q;
} 

运行截图