C++中的delete与NULL与free有什么区别？

Question

删除指针、将其设置为null和释放指针之间有什么区别。

delete ptr;

对比。

ptr=NULL;

vs.

：对比。

free(ptr);

- hero

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C语言没有delete概念，你是指只有C++才有吗？ - GManNickG

您的问题表明您来自一种像Java或C#这样具有"垃圾回收"功能的语言背景。而C++并没有这个功能。请查看我的回答以了解更多细节。 - j_random_hacker

@GMan，C语言中有自由（free）思想，从这个角度来看本质上是相同的。 - Steve Rowe

@Steve：嗯，“free”只是返回使用“malloc”分配的内存。“delete”调用析构函数、“operator delete”等。 - GManNickG

同意Potatoswatter的观点。至少我认为，如果在delete ptr;和ptr=NULL;之间再加一个“vs.”，这个问题会更有意义。 - j_random_hacker

@GMan，你是正确的，但我认为不是相关的方式。这是关于将指针设置为NULL和调用delete之间的区别。最大的区别是内存泄漏。同样适用于free与将指针设置为NULL。 - Steve Rowe

Answer 1

根据您的问题，您来自一种具有垃圾收集功能的语言。而C++没有垃圾收集。

如果您将指针设置为NULL，这并不会导致内存返回到可用内存池中。如果没有其他指针指向此内存块，则现在您只有一个“孤立”的内存块仍然被分配，但是现在无法访问 -- 一个泄漏(leak)。只有当内存耗尽时，泄漏才会导致程序崩溃。

还有另一种相反的情况，即您使用指针delete一个内存块，然后稍后尝试访问该内存，就好像它仍然被分配一样。这是可能的，因为在指针上调用delete并不会将指针设置为NULL--它仍然指向以前分配的内存地址。指向不再分配的内存的指针称为悬垂指针(dangling pointer)，访问它通常会导致奇怪的程序行为和崩溃，因为其内容可能不是您期望的内容 -- 这段内存可能已经为其他目的重新分配了。

[编辑]如stinky472所提到的，delete和free()之间的另一个区别是只有前者调用了对象的析构函数。 (请记住，您必须对使用new分配的对象调用delete，并对使用malloc()分配的内存调用free() -- 它们不能混合使用。) 在C++中，如果可能的话最好使用静态分配，但如果不行，则更喜欢使用new而不是malloc()。

- j_random_hacker

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此回答是针对问题的第一个版本：“删除指针和将其设置为NULL之间有什么区别？” - j_random_hacker

在这个新版本中还值得指出的是，free不会调用UDT的析构函数，在C++中应该尽量避免使用它（除非正在实现内存分配器）。 - stinky472

此外，在C++中对非POD类型使用malloc/free/realloc/calloc等函数会产生未定义的行为。 - Sebastian Mach

@phresnel：我认为那里唯一有问题的是 realloc()，它允许移动内存中的项目。在其他情况下，您可以使用放置new和显式析构函数调用来管理对象生命周期而不会产生UB，尽管这当然有点不方便和容易出错。 - j_random_hacker

我今天想到了一个问题。当函数结束时，它实际上会释放指针（将它们释放），但不会删除它们，对吗？因为删除指针意味着同时删除其引用的对象。当编写一个向链表添加节点的函数时，我们很可能会在其中使用一个临时指针（称之为tmp），但当函数结束时，我们不能通过访问tmp来取消引用该节点，但是之前由tmp引用的节点仍然存在，并已被添加到列表中，对吗？tmp指针在函数之后被释放，但没有被删除，对吗？ - Hang

Answer 2

delete将释放已分配的内存给C++运行库。在此之前需要使用匹配的new在堆上分配内存。NULL是指向不存在地址的“占位符”。在C++中，NULL是一个宏定义为0。因此，如果不喜欢宏，也可以直接使用0。在C++0x中引入了nullptr，并被推荐使用。

示例：

int* a;        //declare pointer
a = NULL;      //point 'a' to NULL to show that pointer is not yet initialized 
a = new int;   //reserve memory on the heap for int

//... do more stuff with 'a' and the memory it points to

delete a;      //release memory
a = NULL;      //(depending on your program), you now want to set the pointer back to
               // 'NULL' to show, that a is not pointing to anything anymore

- Lucas

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技术上讲，你把它交还给C运行时库，然后该库可能会或可能不会将其返回给操作系统。 - shoosh

实际上，你将其返回给 C++ 运行时库，该库可能会将其返回给 C 运行时库或操作系统。 - MSalters

Answer 3

如果您使用“new”动态创建对象，则将指针设置为任何值都不会从内存中删除对象，这将导致内存泄漏。

- foret

Answer 4

与任何间接引用一样，使用指针时涉及到两个对象：引用者（指针，在您的示例中为`ptr`）和被引用对象（指针指向的内容，即`*ptr`）。您需要学会区分它们。

当您将`NULL`分配给指针时，只有指针受到影响，被引用的对象不受影响。如果该指针是最后一个指向该对象的指针，则已经失去了指向该对象的最后一个指针，因此无法再使用它。然而，在C++中，这并不意味着对象将被删除。C++没有垃圾回收。所以这个对象泄漏了。

为了删除对象，您必须通过将其地址（存储在指针中）传递给`delete`运算符来手动删除它们。如果您这样做，只有被引用的对象会受到影响，指针保持不变。它可能仍然指向对象在内存中所在的地址，尽管那里已经无法使用。这就是所谓的悬挂指针。

- sbi

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@hero：你使用new获取的对象应该使用delete进行删除，使用new[]获取的数组应该使用delete[]进行删除，使用malloc()获取的内存应该使用free()进行释放。然而，在C++中，你不应该使用malloc()。它所做的是分配动态__内存__，而new则创建动态分配的__对象__。原则上，new所做的是通过调用类型的构造函数来分配内存和创建对象。 - sbi

@FredOverflow：在C++中，int也被称为“对象”。我认为你的意思是它不一定是一个左值，它也可以是一个右值。 - sbi

@sbi 我说的不是字面意义上的 42，它只是一个表达式，而是值为42，这是通过计算表达式 42 得出的结果。lvalues和rvalues都是一种表达式，不是对象的一种。int 类型的 lvalue 是产生 int 对象的表达式，而 int 类型的 rvalue 是产生 int 值的表达式。（对于类类型，lvalues 和 rvalues 都会生成对象。）如果你在标准中搜索“对象表示”和“值表示”，你会发现对象和值完全不同。 - fredoverflow

@FredOverflow，最近我对于对象是lvalues/rvalues还是只有表达式可以是这样的东西有些不确定了。即使没有表达式引用它们，临时对象似乎具有这种属性。但我相信这只是不幸的措辞。你认为呢？是否需要发表一条FCD评论？ - Johannes Schaub - litb

@Johannes 当前标准§3.10 1明确规定“每个表达式都是左值或右值”，而当前草案将表达式明确分为左值、x值、pr值、gl值和右值（请参见第76页的图表）。 - fredoverflow

Answer 5

当您使用new创建一个对象时，您需要使用delete来释放其内存以返回给系统。这样，该内存将可供其他人重用。

int* a = new int;
delete a;

NULL是一个预定义的宏，可以分配一个指针来表示它不指向任何东西。

int* a = new int;
a = NULL;

在上述情况中，分配了a的存储空间后，您将其赋值为NULL。然而，先前为a分配的内存未被释放，系统无法重复使用该内存。这就是我们所说的内存泄漏。

- jasonline

Answer 6

int * ptr = null;

调用free(ptr)将不会有任何作用。根据标准，如果给定的指针为空，则不会发生任何操作。

使用delete p也将不会有任何作用。C++标准规定，因为它指向空值且没有可用类型，所以不会发生任何操作。

- Vijay Singh