全局非抛出的::operator new和std::malloc之间的区别

Question

C++有几个函数可用于获取动态存储，其中大部分在某些基本方面略有不同。通常操作系统还会添加一些其他的函数。

由于其可移植性和相似性，其中有两个函数特别引人注目：malloc 和 ::operator new。

全局的void* operator new(size_t, ::std::nothrow&)和void* malloc(size_t)这两个函数在标准和实现方面是否存在差异？

由于似乎有些混淆我所说的内容，请考虑以下两个调用：

void* p = ::std::malloc(10);
void* q = ::operator new(10, ::std::nothrow);

显而易见的区别是如何释放内存：

::std::free(p);
::operator delete(q);

注意：此问题不是例如new/delete和malloc/free之间的区别是什么？这样的重复问题，因为它涉及使用实际上不执行任何构造函数调用的全局operator new。

- danielschemmel

Answer 1

除了语法和free与delete之外，主要区别如下：

1. 您可以可移植地替换::operator new；
2. malloc附带有realloc，而new没有相应的功能；
3. new具有new_handler的概念，而malloc没有相应的功能。

(替换malloc会开启一个无底洞。虽然可以完成此操作，但不可移植，因为它需要了解链接器的知识。)

- Fred Foo

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哦，像那样替换::operator new真是相当有趣。 - danielschemmel

一些研究表明，C++03已经包含了new_handler的概念（§18.4.2），只是在C++11中进行了扩展。 - danielschemmel

@gha.st：你说得对，C++11只引入了get_new_handler。已修复。 - Fred Foo

(4) malloc报告失败时返回空指针结果，operator new通过异常报告失败。(5) 用户代码直接调用malloc，而通常通过类似事务的new表达式间接调用operator new来进行分配和初始化。 - Cheers and hth. - Alf

问题是关于非抛出式的 new。 - Fred Foo

Answer 2

我能想到两个区别：

1. 在释放内存时必须使用哪个函数，operator delete vs. free()。

2. C++程序可以合法地提供自己的版本::operator new，并且这个版本保证会被new表达式调用。但是无法用自己的版本覆盖malloc。

- Angew is no longer proud of SO

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据我所知，malloc是一个弱符号，这意味着您可以覆盖它。 - Zaffy

@Zaffy 这完全取决于实现（编译器和标准库，还有链接器在这种情况下）。就标准、可移植的 C++ 而言，这是不可能的。 - Angew is no longer proud of SO

Answer 3

我可以在不做更多研究的情况下看到的宏观差异是，全局::new运算符的抛出变体如果无法进行分配，则会抛出std::bad_alloc，而malloc则返回NULL。但我相信这里列出的大部分差异都适用于全局::new运算符，即使主题是关于new的。

- gd1

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请看一下新版本的代码，其中第二个参数采用了::std::nothrow&。 - danielschemmel