new[] 和 delete[] 必须配对使用吗？深入理解C++内存管理 #

在平时资料中，我们常看到：new 和 delete，new[] 和 delete[] 一定要配对使用！

也有人说：有时候不配对使用也不会出现问题。 那么到底是怎么回事呢？让我们一起来深入研究这个问题。

首先，看下这段配对使用代码：

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

class inner {
   public:
    inner() { cout << "Constructing" << endl; }
    ~inner() { cout << "Destructing" << endl; }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    inner *p = new inner();
    inner *pa = new inner[2];

    delete p;
    delete []pa;

    return 0;
}

程序输出：

Constructing
Constructing
Constructing
Destructing
Destructing
Destructing

因为 new[] 会创建一个数组，一个对象数组需要一定的空间大小，假设一个对象需要 N 字节大小，K 个对象的数组就需要 K*N 个空间来构造对象数组，但是在 delete[] 时候，如何知道数组的长度呢？

所以 new[] 会在 KN 个空间的基础上，头部多申请 4 个字节，用于存储数组长度，这样 delete[] 时候才知道对象数组的大小，才会相应调用 K 次析构函数，并且释放 KN+4 大小的内存。

这是我们平时编程中经常配对使用的情况，如果不配对使用呢？

new[] 与 delete 结对使用 #

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

class inner {
   public:
    inner() { cout << "Constructing" << endl; }
    ~inner() { cout << "Destructing" << endl; }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    inner *p = new inner[2];
    delete p;
    return 0;
}

程序输出：

Constructing
Constructing
Destructing
munmap_chunk(): invalid pointer
Aborted (core dumped)

这里我们可以看到程序异常终止了。

而且只调用了一次析构函数。这是因为：

因为我们使用了 delete，delete 不同于 delete[]，它认为这只是一个对象占用的空间，不是对象数组，不会访问前 4 个字节获取长度，所以只调用了一次析构函数。而且，最后释放内存的时候只释放了起始地址为 A 的内存。然而这不是这一整块内存的起始地址，整块内存的起始地址应该是 A-4，释放内存如果不从内存起始地址操作就会出现错误，所以导致程序挂掉。

new 和 delete[] 结对使用 #

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

class inner {
   public:
    inner() { cout << "Constructing" << endl; }
    ~inner() { cout << "Destructing" << endl; }
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    inner *p = new inner();
    delete []p;
    return 0;
}

程序输出：

Constructing
Destructing
Destructing
Destructing
Destructing
...
Destructing
free(): invalid pointer
Aborted (core dumped)

这里调用了不定次数的析构函数，并且挂掉，是因为在 new 时候没有多申请 4 个字节存储长度，而 delete[] 时候还会向前找 4 个字节获取长度，这 4 个字节是未定义的，所以调用了不固定次数的析构函数，释放内存的时候也释放了起始地址为 A-4 的内存，而正常的起始地址应该是 A，所以程序挂掉。

什么时候可以不配对使用？ #

我们再来看一段代码：

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

int main() {
    int *pint = new int(5);
    delete[] pint;
    int *pinta = new int[4];
    delete pinta;
    cout << "success" << endl;
    return 0;
}

程序输出：

success

这段代码即使不配对使用也会正常运行，这是为什么呢，因为 int 是内置类型，new[] 和 delete[] 在配合 int 使用时知道 int 是内置类型，不需要析构函数，所以也就不需要多 4 个字节来存放数组长度，只需要直接操作内存即可。

总结 #

当类型为 int, float 等内置类型时，new、delete、new[]、delete[] 不需要配对使用；
当是自定义类型时，new、delete 和 new[]、delete[] 必须配对使用。

为了保证代码的可读性和可维护性，建议在所有情况下都严格配对使用这些操作符。这不仅能避免潜在的内存问题，也能让代码更加清晰和规范。