C++反汇编，指针和内存分配细节，面试题05

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20. 指针 vs 引用
21. new vs malloc

20. 指针 vs 引用

指针是实体，占用内存空间，逻辑上独立；引用是别名，与变量共享内存空间，逻辑上不独立。
指针定义时可以不初始化；引用定义时必须初始化。
指针的值可以变，即可以指向别的内存地址；引用不变的。
指针可以为nullptr；引用不能为空。
sizeof（指针）计算指针大小，由于指针保存的是内存地址，所以无论什么类型的指针，在32位程序里占4B，在64位程序里占8B；而sizeof（引用）计算引用对象的大小。
指针自增用于地址偏移，运算结果取决于指针类型，因为当指针保存的是数组首地址时，为了能够利用指针自增后访问到数组下一成员，所以加的是类型长度，而非1，如下图；引用自增是引用对象自增。
指针取出数据内容时需要解引用；引用不需要。
有二级指针；没有二级引用。
【注意】 如果返回动态分配的内存，必须使用指针，使用引用会内存泄漏，如下图。

分析1：使用CRT库检测内存泄漏，4B，因为不能删除引用指向的内存地址，即使用 delete& ref 会触发中断。

分析2：相比之下，使用指针返回动态分配的内存，可以在不需要时使用 delete释放内存，从而避免内存泄漏。

21. new vs malloc

new是C++运算符；malloc是C的库函数。
new返回指定类型指针；malloc返回void*指针，需要强制类型转换。
new自动计算需分配的空间；malloc需要指定分配空间的大小。
new可以被重载；malloc不能，代码如下。

#include<iostream>
using namespace std;

// 重载 new 操作符
void* operator new(size_t size) 
{
    cout << "Custom new: Allocating " << size << " bytes" << endl;

    void* ptr = std::malloc(size);
    if (!ptr) {
        throw std::bad_alloc(); // 内存分配失败时抛出异常
    }
    return ptr;
}

// 重载 delete 操作符
void operator delete(void* ptr) noexcept {
    cout << "Custom delete: Freeing memory" << endl;
    free(ptr);
}

int main() 
{
    int* arr = new int(4); 
    delete arr;
    return 0;
}

程序运行结果，如下图。
在这里插入图片描述

代码如下，进行以下分析。

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <stdlib.h>
#include <crtdbg.h>
#include<iostream>
using namespace std;

class MyClass {
private:
    int* value;
public:
    MyClass(int v) : value(new int(v)) {
        printf("%s\n", "Constructor class");
    }

    ~MyClass()
    {
        delete value;
        printf("%s\n", "Delete class");
    }
};

int main() 
{
     MyClass* obj1 = new MyClass(42);

     MyClass* obj2 = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass));
     new(obj2) MyClass(44);

     delete obj1;
     free(obj2);

     _CrtDumpMemoryLeaks();
     return 0;
}

new会调用构造函数；malloc不会，即malloc只是分配内存空间，需要在其他地方初始化，如下图。

分析1：MyClass类大小，看它的数据成员大小，即4B。使用new时，先申请4B内存空间，然后调用构造函数进行初始化。

分析2：使用malloc时，只申请4B内存空间。然后使用new(obj2) MyClass(44);显示调用构造函数，进行初始化。

分析3：new的内部实现，会调用malloc分配内存空间。
【注意】 new使用delete释放内存空间，在释放前会调用析构函数；malloc使用free释放内存空间，由于不会调用析构函数，会造成内存泄漏，如下图。