C++ new和delete用法详解

在 C++ 中，指针变量的值是个地址，这个地址指向内存中的某一个区域，使用指针的时候，需要保证指向地址的有效性。因此，了解变量在内存中的存储方式，对于理解指针的生存周期有着非常重要的作用。

程序中内存的分配方式

在 C++ 程序中，内存分为 5 个区，分别是栈、堆、全局/静态存储区、常量存储区和程序代码区，程序中的各种数据都存储在这些内存区域中。

栈区（Stack）由编译器自动分配和释放，存放函数的参数以及局部变量。其分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高。但是可使用的总量有限，一般不会超过 1M 字节。

堆区（Heap）中内存的分配和释放由开发者负责。一般用运算符 new 分配内存，并用运算符 delete 释放内存。一个 new 要对应一个 delete，否则会导致内存泄露。如果开发者没有释放，在程序结束的时候操作系统会自动回收。在堆上可分配的内存比栈上大了很多，且使用非常灵活。

全局/静态存储区中存放的是全局变量和静态变量。该存储区分配的内存在整个程序运行期间一直有效，直到程序结束由系统回收。

常量存储区中存储的是常量，通常不允许修改。在程序中定义的常量以及指针字符串都存储在这里。

程序代码区（Text Segment）用于存储程序的可执行代码。

对于初学者来说，经常混淆上面几种内存分配方式。下面有个简单的例子，使用了其中的几种内存分配方式：

#include <iostream>
int a;          // 全局变量，存放在全局/静态存储区
int main()
{
    int b;      // 局部变量，存放在栈区
    int* p = new int; // new 申请的堆区的内存空间；指针 p 是局部变量，存放在栈区
    const int num = 100; // 常量，存放在常量区

    delete p; // 释放堆空间
    return 0; 
}

在这 5 块内存区域中，栈区、全局/静态存储区以及常量存储区中的分配是由编译器来进行的，代码区由操作系统负责，只有在堆区的内存需要程序员手动管理。

本节主要介绍通过 new 和 delete 管理堆内存。

C++ new

在堆上分配内存，要使用 new 关键字，后面跟一个数据类型。如果需要对分配出的内存进行初始化，则在类型后面加上一个括号，并带有初始值。new 的语法格式如下：

new 类型(初值);

为了后续方便使用申请的堆内存，通常会使用一个指针指向 new 的结果，例如：

int *p = new int(5);

上面的语句在堆上分配一块整型变量的内存，并使指针 p 指向这块内存。括号中的 5 为这块内存提供一个初始值，该内存分配成功之后，会用 5 去初始化，因此 *p 的值为 5。

当然，在堆上分配内存的时候也可以不提供初始值，例如：

int *p = new int;

对于这种不提供显式初始化的情况，如果new的类型是类，则会调用该类的默认构造函数；如果是内部数据类型，则不会被初始化。

new 还可以申请一整块内存空间当做数组使用，其方法是在 new 的类型后面跟一个中括号，其中是数组的长度，语法格式如下：

new 类型[长度];

举个简单的例子：

int *arr = new int[5]; //定义长度为 5 的 arr 数组

自 C++11 标准开始，申请堆区数组空间的同时可以进行初始化，语法格式如下：

new 类型[长度]{值, 值, ...};

例如：

int *arr = new int[5]{1,2,3,4,5};

定义的 arr 数组中存放的元素分别是 1、2、3、4、5。

C++ delete

通过 new 分配的内存必须由开发者自己去释放，如果不手动释放，那么申请的堆内存就一直存在，直到程序执行结束才会被回收。

在 C++ 中使用 delete 来释放内存，语法格式为：

delete 指针名;

如果是当做数组使用的一整块对内存，delete 的语法格式为：

delete []指针名;

其中，中括号“[]”表示释放的是一个数组，这里不需要指定数组的长度。

例如：

int* p = new int;
int* arr = new int[5];

//释放先前申请的堆内存
delete p;
delete[]arr;

总结

在 C++ 中，new 分配的堆内存，必须用 delete 手动释放，否则会造成内存泄漏。

对于不是用 new 分配的内存空间，使用 delete 是不合法的。对于使用 new 分配的堆内存，只能 delete 一次，否则也会造成系统错误。