踏入C++中的雷區——C++記憶體管理詳解(III)

6、有了malloc/free為什麼還要new/delete？

　　malloc與free是C++/C語言的標準庫函數，new/delete是C++的運算子。它們都可用於申請動態記憶體和釋放記憶體。

　　對於非內部資料類型的對象而言，光用maloc/free無法滿足動態對象的要求。對象在建立的同時要自動執行建構函式，對象在消亡之前要自動執行解構函式。由於malloc/free是庫函數而不是運算子，不在編譯器控制許可權之內，不能夠把執行建構函式和解構函式的任務強加於malloc/free。

　　 因此C++語言需要一個能完成動態記憶體分配和初始化工作的運算子new，以及一個能完成清理與釋放記憶體工作的運算子delete。注意new/delete不是庫函數。我們先看一看malloc/free和new/delete如何?對象的動態記憶體管理，見樣本6。

class Obj { 　public : 　　Obj(void){ cout << “Initialization” << endl; } 　　~Obj(void){ cout << “Destroy” << endl; } 　　void Initialize(void){ cout << “Initialization” << endl; } 　　void Destroy(void){ cout << “Destroy” << endl; } }; void UseMallocFree(void) { 　Obj *a = (obj *)malloc(sizeof(obj)); // 申請動態記憶體 　a->Initialize(); // 初始化 　//… 　a->Destroy(); // 清除工作 　free(a); // 釋放記憶體 } void UseNewDelete(void) { 　Obj *a = new Obj; // 申請動態記憶體並且初始化 　//… 　delete a; // 清除並且釋放記憶體 }

　　　　　樣本6 用malloc/free和new/delete如何?對象的動態記憶體管理

　　類Obj的函數Initialize類比了建構函式的功能，函數Destroy類比了解構函式的功能。函數UseMallocFree中，由於malloc/free不能執行建構函式與解構函式，必須調用成員函數Initialize和Destroy來完成初始化與清除工作。函數UseNewDelete則簡單得多。

　　所以我們不要企圖用malloc/free來完成動態對象的記憶體管理，應該用new/delete。由於內部資料類型的“對象”沒有構造與析構的過程，對它們而言malloc/free和new/delete是等價的。

　　既然new/delete的功能完全覆蓋了malloc/free，為什麼C++不把malloc/free淘汰出局呢？這是因為C++程式經常要調用C函數，而C程式只能用malloc/free管理動態記憶體。

　　如果用free釋放“new建立的動態對象”，那麼該對象因無法執行解構函式而可能導致程式出錯。如果用delete釋放“malloc申請的動態記憶體”，理論上講程式不會出錯，但是該程式的可讀性很差。所以new/delete必須配對使用，malloc/free也一樣。

　　7、記憶體耗盡怎麼辦？

　　如果在申請動態記憶體時找不到足夠大的記憶體塊，malloc和new將返回NULL指標，宣告記憶體申請失敗。通常有三種方式處理“記憶體耗盡”問題。

　　（1）判斷指標是否為NULL，如果是則馬上用return語句終止本函數。例如：

void Func(void) { 　A *a = new A; 　if(a == NULL) 　{ 　　return; 　} 　… }

　　（2）判斷指標是否為NULL，如果是則馬上用exit(1)終止整個程式的運行。例如：

void Func(void) { 　A *a = new A; 　if(a == NULL) 　{ 　　cout << “Memory Exhausted” << endl; 　　exit(1); 　} 　… }

　　（3）為new和malloc設定異常處理函數。例如Visual C++可以用_set_new_hander函數為new設定使用者自己定義的異常處理函數，也可以讓malloc享用與new相同的異常處理函數。詳細內容請參考C++使用手冊。

　　上述（1）（2）方式使用最普遍。如果一個函數內有多處需要申請動態記憶體，那麼方式（1）就顯得力不從心（釋放記憶體很麻煩），應該用方式（2）來處理。

　　很多人不忍心用exit(1)，問：“不編寫出錯處理常式，讓作業系統自己解決行不行？”

　　不行。如果發生“記憶體耗盡”這樣的事情，一般說來應用程式已經無藥可救。如果不用exit(1) 把壞程式殺死，它可能會害死作業系統。道理如同：如果不把歹徒擊斃，歹徒在老死之前會犯下更多的罪。

　　有一個很重要的現象要告訴大家。對於32位以上的應用程式而言，無論怎樣使用malloc與new，幾乎不可能導致“記憶體耗盡”。我在Windows 98下用Visual C++編寫了測試程式，見樣本7。這個程式會無休止地運行下去，根本不會終止。因為32位作業系統支援“虛存”，記憶體用完了，自動用硬碟空間頂替。我只聽到硬碟嘎吱嘎吱地響，Window 98已經累得對鍵盤、滑鼠毫無反應。

　　我可以得出這麼一個結論：對於32位以上的應用程式，“記憶體耗盡”錯誤處理程式毫無用處。這下可把Unix和Windows程式員們樂壞了：反正錯誤處理程式不起作用，我就不寫了，省了很多麻煩。

　　我不想誤導讀者，必須強調：不加錯誤處理將導致程式的品質很差，千萬不可因小失大。

void main(void) { 　float *p = NULL; 　while(TRUE) 　{ 　　p = new float[1000000]; 　　cout << “eat memory” << endl; 　　if(p==NULL) 　　　exit(1); 　} }

　　樣本7試圖耗盡作業系統的記憶體