1.malloc vs new

①malloc分配的記憶體位於堆上，new分配的記憶體位於‘自由儲存區’，自由儲存區是C++中一個抽象的概念，有別於堆。一般的g++編譯器實現的new的呼叫過程如下：new operator->operator new->malloc

平時我們用的都是new operator，例如:int* p = new int，new operator會繼續呼叫malloc（malloc不能被過載），所以一般情況下自由儲存區就是在堆上的，但是operator new可以被過載，所以通過operator new分配的記憶體未必都在堆上，因此free store 和 heap還是有點區別

②malloc返回的指標型別是void*，需要手動強轉為需要的型別，而new不需要如此，new的返回型別是型別安全的

③malloc分配記憶體失敗會返回nullptr，而new則會直接丟擲異常。另外new還可以通過set_new_handler設定分配失敗時執行的邏輯，malloc則沒有提供這樣的使用方式

④在陣列的記憶體分配上有所不同，malloc只管分配多大的位元組，new []可以指定分配的是陣列，並使用delete []釋放

⑤new和delete會呼叫類的constructor和destructor，malloc則不會

注：operator new是C++中的函式，內部呼叫malloc，返回型別為void*，只負責分配記憶體，而new operator是在C++編譯層由編譯器實現的，首先呼叫operator new分配記憶體，然後呼叫placement new呼叫物件的構造，如下可能是其實現的簡單版本：

new T;
template<T>
T* new_operator(args) {
   void* mem = ::operator new(sizeof(T));
   T* obj;
   if(BasicTypeTraits<T>::IsBasicType == false){
       obj = new (mem) T(args); //placement new  
   } else {
       obj = mem;
   }
   return obj;
}

其中args是類的建構函式的引數，可以不傳，BaiscTypeTraits用來判斷是否是基本型別，即C++ traits的應用，如果是基本型別無需呼叫建構函式，否則就要使用placement new呼叫物件的建構函式。

這是單個類的情況，如果是new[] 就再加一個迴圈就OK了。

delete  operator與之類似，首先呼叫物件的析構：obj->~T();然後再呼叫operator delete：operator delete(mem);

注：malloc分配的時候要指定分配記憶體的大小，利用free釋放的時候卻不需要指定大小，那麼free是怎麼知道該釋放多大記憶體呢？在實現上，malloc分配的記憶體大小會比傳入的值稍大，多餘的記憶體用來儲存分配的記憶體大小（使用者是無權訪問的，應該是由作業系統管理），然後在free的時候找到這個記憶體的大小，就可以釋放對應的記憶體了。另外因為delete內部實現也是呼叫free，因此delete也不用傳入記憶體大小。

2.delete vs delete[]

在使用new/delete的時候，使用new分配記憶體要用delete釋放，使用new[]分配要使用delete[]。那麼二者的區別到底是什麼呢？

delete的過程是：先呼叫物件的解構函式，然後再呼叫free釋放這個物件，delete[]同理。

delete[]的出現主要是為了解決釋放物件陣列的時候呼叫其析構的問題。在使用new A[100]的時候顯示的傳入了建立物件的個數，因此很明確要呼叫多少次建構函式。但是在釋放的時候delete[]還是沒有傳入物件的個數，那麼其該如何知道呼叫多少次解構函式呢？

可能的方式是這樣的：因為delete在內部會呼叫free，而free能拿到記憶體的大小，delete的引數是個指標，可以獲取指標的型別，就可以獲得這個型別的大小，用總大小除以這個型別的大小就可以拿到陣列中物件的個數。但是這樣的前提是free先呼叫，在呼叫free之前不能拿到記憶體大小，而free一旦呼叫整個陣列的記憶體就被釋放了，這時候還沒呼叫物件的析構呢，就可能導致記憶體洩漏了。那delete[]到底是怎麼處理的呢？

答案就是：在new A[100]的時候，這個陣列長度100被存在了整個陣列的前面size_t位元組處（size_t根據平臺不同可能是4或8），相當於new A[100]的時候分配的總記憶體是：malloc需要記錄的記憶體總大小數+物件個數+物件陣列，然後返回地址是物件陣列的首地址。在delete[]的時候先去拿到這個物件個數，再迴圈呼叫解構函式。前面說了malloc記錄那個記憶體總大小使用者無權訪問，但是這個物件個數我們是可以拿到的，示例程式碼如下：

#include<iostream>
using namespace std;

class A{
    public:
    A(){}
    ~A(){}
    int a;
    char b;
};

int main(){

A* a = new A[6];
size_t* p = (size_t*)a;
p--;
cout << *(size_t*)p <<endl;
delete[] a;   //如果換成 delete a；程式可能崩潰
a = NULL;

int* aa = new int[100];
delete aa; 
return 0;  
}

最終的輸出就是6

如果delete[] a換成delete a，那麼就只會呼叫一個物件的析構，然後就將陣列的記憶體釋放掉了，相當於其他5個物件的析構均沒有呼叫，C++對這種情況的處理是未定義行為，運氣好的話最多就是記憶體洩漏，運氣不好程式就崩潰了，所以new[] delete[]必須成對的使用，而不能竄用。

另外，如果new[]的是一個基本型別的陣列，比如int，那麼就不會將其長度記錄，因為基本型別沒有解構函式，直接呼叫free釋放即可，所以上面示例程式的最後delete aa，是可以成功釋放的，但是為了良好的程式設計習慣還是要寫delete []。

參考：

https://stackoverflow.com/questions/240212/what-is-the-difference-between-new-delete-and-malloc-free

https://stackoverflow.com/questions/1518711/how-does-free-know-how-much-to-free

https://stackoverflow.com/questions/1350819/c-free-store-vs-heap