new 运算符

在 C++ 中，动态内存分配使用 new 运算符。它会在堆（heap）上分配指定大小的内存，并返回指向该内存首地址的指针。分配的对象（或数组）会存活到被 delete 释放为止，而不会因离开作用域自动销毁。

核心用法：new 与 new[]

  • new char：分配一个字符大小的内存，返回 char*。
  • new char[size]：分配 size 个字符的连续内存块（数组），返回 char*（指向第一个元素）。
  • 注意：如果分配的是数组，则必须使用 new[] 形式，后续释放必须对应 delete[]。

在构造函数中的使用

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
class MyString {
public:
    MyString(const char* s) {
        // 1. 计算字符串长度
        int len = strlen(s);
        // 2. 用 new[] 分配堆内存
        str = new char[len + 1];  // +1 留给 '\0'
        // 3. 拷贝内容
        strcpy(str, s);
    }
private:
    char* str;
};

为什么需要区分 new 和 new[]？这关系到内存布局的底层机制。编译器在分配数组时，会在块头部额外存储元素个数等信息。若使用 delete 释放 new[] 创建的内存，行为是未定义的。new 必须与 delete 配对，new[] 必须与 delete[] 配对。

delete 运算符

与 new 对应，delete 运算符用于释放之前通过 new 分配的堆内存。释放后，内存被归还给操作系统，但指针变量本身仍然存在，指向一个无效的地址——这就是悬空指针。

在析构函数中的使用

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
class MyString {
public:
    ~MyString() {
        // 释放堆内存
        delete[] str;
        // 置空指针，避免悬空
        str = nullptr;
    }
private:
    char* str;
};

C 风格字符串

C 风格字符串是以 '\0'（空字符）结尾的字符数组。处理这类字符串时，必须依赖 strlen 和 strcpy 等标准库函数，它们都依赖于 '\0' 来定位字符串的结束位置。

image

strlen 示例

1
2
char str[] = "hello";
int len = strlen(str); // len = 5

strcpy 示例

1
2
3
char src[] = "world";
char dst[10];
strcpy(dst, src); // dst = "world"

内存分配不足：使用 new char[len] 时，必须分配 len + 1 个字节（为 ‘\0’ 留出空间）。如果只分配 len 个字节，strcpy 会越界写入，导致内存损坏