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1.C++ 动态内存分配对比
在 C++ 中，malloc/free 和 new/delete 都可以用于动态内存分配，但它们有显著的区别。以下是它们在多个维度的对比，并附带示例说明。
| 特性 | malloc/free | new/delete |
|---|---|---|
| 类型安全 | ❌ 需要显式类型转换 | ✅ 类型安全，自动推导类型 |
| 构造/析构函数 | ❌ 不会调用构造或析构函数 | ✅ 会调用构造函数和析构函数 |
| 返回值类型 | void*，需要强转 | 返回具体类型指针，无需转换 |
| 错误处理机制 | 分配失败返回 nullptr | 默认抛出 std::bad_alloc，可用 nothrow 方式改为返回 nullptr |
| 多态支持 | ❌ 无多态性，释放对象不会触发虚析构 | ✅ 支持多态，虚析构函数可正确调用 |
| 内存释放方式 | free(p) | delete p（或 delete[] p） |
| 数组分配支持 | ❌ 需要手动计算内存大小 | ✅ 使用 new Type[n] 分配，自动构造 n 个对象 |
| 内存分配与释放对应性 | 必须使用 free 释放由 malloc 分配的内存 | 必须使用 delete 释放由 new 分配的内存 |
1. 类型安全
malloc/free：
需要显式类型转换，不具备类型安全。
int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 需要强制类型转换
new/delete：
类型安全，自动推导类型。
int* p = new int; // 类型自动推导
2. 构造与析构函数调用
malloc/free：
不会调用构造函数或析构函数。
class Test {
public:Test() { std::cout << "构造函数\n"; }~Test() { std::cout << "析构函数\n"; }
};Test* t = (Test*)malloc(sizeof(Test)); // 不会输出任何信息
free(t); // 也不会调用析构函数
new/delete：
自动调用构造函数和析构函数。
Test* t = new Test(); // 输出：构造函数
delete t; // 输出：析构函数
3. 返回值类型
malloc/free：
返回 void*，需要强制转换。
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
new/delete：
返回具体类型指针，无需转换。
int* p = new int;
4. 错误处理机制
malloc/free：
分配失败返回 nullptr，需要手动判断。
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
if (!p) {// 处理错误
}
new/delete：
默认抛出 std::bad_alloc 异常，但可通过 nothrow 返回 nullptr。
try {int* p = new int;
} catch (std::bad_alloc& e) {std::cout << "分配失败: " << e.what() << "\n";
}int* p = new (std::nothrow) int;
if (!p) {// 分配失败
}
5. 多态支持
malloc/free：
不支持多态，虚析构函数不会调用。
class Base {
public:virtual ~Base() { std::cout << "Base析构\n"; }
};
class Derived : public Base {
public:~Derived() { std::cout << "Derived析构\n"; }
};Base* obj = (Base*)malloc(sizeof(Derived));
free(obj); // 不调用析构函数
new/delete：
支持多态，虚析构函数能正常调用。
Base* obj = new Derived();
delete obj; // 正确调用 Derived 和 Base 的析构函数
6. 内存释放方式
malloc/free：
使用 free(p)。
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
free(p);
new/delete：
使用 delete p 或 delete[] p。
int* p = new int;
delete p;
7. 数组分配支持
malloc/free：
手动计算大小，无构造函数支持。
int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
free(arr);
new/delete：
使用 new Type[n]，支持自动构造每个对象。
int* arr = new int[10];
delete[] arr;
8. 内存分配与释放必须对应
malloc/free：
必须配对使用。
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
free(p); // OK
// delete p; // 错误！
new/delete：
也必须配对使用。
int* p = new int;
delete p; // OK
// free(p); // 错误！
2nullptr vs NULL
nullptr 和 NULL 都表示“空指针”，但它们的底层机制、类型安全性和推荐用法在 C++ 中是有差别的，尤其是在现代 C++（C++11 以后）中：
✅ 简明对比：nullptr vs NULL
| 比较点 | nullptr | NULL |
|---|---|---|
| 所在语言 | 只在 C++ 中（从 C++11 起） | C 和 C++ 都有 |
| 类型 | std::nullptr_t | 通常是 0 或 (void*)0 |
| 类型安全 | ✅ 类型安全（不会误配） | ❌ 可能引起重载歧义 |
| 推荐程度 | ✅ 强烈推荐在 C++ 中使用 | 仅建议在 C 中使用 |
| 兼容函数重载 | ✅ 正确调用指针版本 | ❌ 可能调用错误的重载版本 |
📌 示例：看出区别的关键例子
🎯 示例 1：重载歧义
void f(int);
void f(char*);f(NULL); // ⚠️ 可能调用 f(int)，不是你想要的！
f(nullptr); // ✅ 一定调用 f(char*)，因为类型安全
NULL是个整数常量（通常是0），所以可能匹配到int版本。nullptr是一个专门的空指针类型，不可能匹配int，只能匹配指针。
🎯 示例 2：类型检查
int* p = nullptr; // ✅ OK
int* q = NULL; // ⚠️ 也行，但是隐式从 int 转指针
✅ 总结：什么时候用哪个？
| 场景 | 推荐用法 |
|---|---|
| 写 C++ 代码 | nullptr ✅ |
| 写 C 代码 | NULL ✅ |
| 写 C++ 98/03 | NULL（但注意类型风险） |