malloc和new的实现有什么区别？堆栈实现方式是什么？

Question

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在分配内存时，如果内存不可用，new运算符会抛出异常。另一方面，malloc返回NULL。实现差异的原因是什么？此外，在静态内存分配（即在堆栈上）中，如果我们耗尽内存，是否会有异常？

我已经阅读了链接What is the difference between new/delete and malloc/free?，但没有找到关于两者实现差异的答案。

- Shrey

5个回答

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malloc不能抛出异常，因为这会破坏与C的兼容性。new抛出异常是C++中信号错误的首选方式。

据我所知，在早期版本的C++中，new确实在失败时返回0，

- Oswald

实际上，new 有一个无需抛出异常的重载版本，它会返回0而不是抛出异常。 - Matthieu M.

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我认为一个重要的区别在于：

为什么在 C++ 中还要保留 malloc 呢？我想这是因为 C++ 编译器也可以处理 C 代码...

...但我经常听到（几年前在学校时从老师那里听到）在 C++ 中使用 malloc 不被鼓励，应该使用 new。

- Pascal MARTIN

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冒着可能会增加一些混淆的风险...

malloc 是一个常规的 C 函数。因为它是 C，所以它只能通过适合于 C 程序的方式来发出错误信号：使用返回值、通过指针传递的参数或全局变量（如 errno）。
new 引入了一个 C++ 表达式，它调用 operator new 来获取内存，然后构造对象。无论是 operator new 还是构造函数都可能抛出异常。

注意：有一个不会抛出异常的 new 表达式版本

大多数 operator new 通常是基于 malloc 实现的，但正如我所指出的，new 表达式不仅仅是获取内存，因为它还构建对象。

它还负责管理直到将其释放给您。也就是说，如果构造函数抛出异常，则它会正确处理已分配的内存，并在 new[] 表达式（构建数组）的情况下调用已经构建的对象的析构函数。

关于堆栈溢出：这取决于您的编译器和操作系统。操作系统可能会标记问题并发出错误信号，编译器可能会进行检查等等...

请注意，gcc引入了分割堆栈选项进行编译，它包括分配最小堆栈，然后按需增加。这样可以很好地避免可能的堆栈溢出问题，但是又引入了另一个二进制兼容性问题，因为与没有使用此选项构建的代码交互可能会变得模糊；我不知道他们计划如何实现这一点。

- Matthieu M.

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为了完整起见，请记住，您还可以使用 nothrow 模拟旧的（非抛出式）方法--这对于代码中性能关键部分特别适用：

// never throws
char* ptr = new (nothrow) char [1024*1024];

// check pointer for succeeded allocation
if ( !ptr ) { 
  ... // handle error
}

- Kornel Kisielewicz

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在需要性能的关键代码中，也许你不应该分配大量堆内存 :-). 而且至少在C++0x中，new(nothrow)的默认版本要求调用普通的new，捕获异常并返回NULL。[18.6.1.1] - Bo Persson

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可以查看英文原文，
原文链接

- Martin York · Accepted Answer

C代码的问题在于，你应该检查函数的返回值以确保它们正确地工作。但是很多代码并没有检查返回值，结果在最不希望出错的时候爆炸了。

最糟糕的情况是它甚至不会立即崩溃，而是继续损坏内存，在错误的地方数英里之后才崩溃。

因此，在C++中引入了异常。
现在，当有错误发生时，代码不会继续执行（因此不会有内存损坏），而是展开堆栈（可能会强制应用程序退出）。如果您可以处理问题，则必须显式添加代码来处理情况，然后再继续。因此，您不能意外地忘记检查错误条件；您要么检查它，要么应用程序将退出。

new的使用符合这种设计。
如果无法分配内存，则必须显式处理错误。
没有机会忘记检查NULL指针。因此，您不能通过意外使用NULL指针来搞乱内存。

此外，在静态内存分配（例如堆栈）上，如果我们耗尽内存，是否会有例外情况呢？

不幸的是，您不能依赖此功能。
栈溢出时会发生什么是由实现定义的。在许多系统上，甚至无法检测到这种情况，导致内存损坏，最终可能会崩溃。

注意：
如果您#include <new>，则可以使用不抛出异常的new版本，当没有剩余内存时返回NULL。除非有一些专门的需求，否则最好避免使用它。