好的，这个问题是 C 和 C++ 内存管理对比 的核心问题之一，我帮你系统梳理一下 new / delete 与 malloc / calloc / realloc / free 的区别与联系。

本人注解：首先需明确，这都是在堆上分配和释放内存的关键字或函数（严格来讲都是函数）

从这几个函数也可以看出C也好或C++也好都没有管理内存自动申请和释放的机制，这一点和java、python还是很有区别的

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1. 归属与定位

特性	C 语言	C++
分配 / 释放方式	函数调用	运算符（关键字）
头文件	<stdlib.h>	<new>（delete 不需要头文件）
适用场景	C 和 C++ 都可用	仅 C++ 可用

有一点需要明确，c++中也是可以使用 malloc / calloc / realloc / free这些函数的，而c中则是不能使用new和delete的

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2. 功能对应关系

C 语言	C++ 等价	说明
malloc(size)	new	分配内存
calloc(num, size)	new + 初始化（或 std::vector）	分配并初始化为 0
realloc(ptr, size)	无直接等价，需手动拷贝	重新分配大小
free(ptr)	delete	释放内存
malloc(n*size) + memset(0)	new T[n]（C++11 后可值初始化）	数组分配并清零

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3. 核心区别

以下从返回指针类型的处理，以及对C++特有的构造析构函数的调用，失败处理的方式和内存管理方面来详细解释不同之处，使用时也需非常注意

(1) 类型安全

• malloc / calloc / realloc
  • 返回 void*，需要强制类型转换
  • 不检查类型大小是否正确（完全依赖程序员）

  c运行

  int *p = (int*)malloc(sizeof(int));
  

• new
  • 返回具体类型的指针，无需强制转换（这一点需要关注和知道）
  • 编译器会自动计算所需内存大小

  cpp运行

  int *p = new int;
  

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(2) 构造函数 / 析构函数调用

• malloc / free
  • 只分配 / 释放原始内存，不会调用对象的构造函数或析构函数

  c运行

  struct Test { Test() { printf("Construct\n"); } ~Test() { printf("Destruct\n"); } };
  Test *t = (Test*)malloc(sizeof(Test)); // 不会打印 "Construct"
  free(t); // 不会打印 "Destruct"
  

• new / delete
  • new 会调用对象的构造函数
  • delete 会调用对象的析构函数

  本人注：关于对构造函数和析构函数的区别，其实也非常好理解，构造函数和析构函数本身就是C++中独有的概念

  cpp运行

  Test *t = new Test; // 打印 "Construct"
  delete t; // 打印 "Destruct"
  

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(3) 数组内存管理

• C 语言
  • malloc(n * sizeof(T)) 分配数组，不会调用构造 / 析构
  • 释放用 free

  c运行

  int *arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
  free(arr);
  

• C++
  • new T[n] 分配数组，会调用每个元素的构造函数
  • delete[] 释放数组，会调用每个元素的析构函数

  cpp运行

  Test *arr = new Test[3]; // 3次构造
  delete[] arr; // 3次析构
  

  ⚠ 必须配对使用 new[] / delete[]，否则行为未定义

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(4) 失败处理

• malloc / calloc / realloc
  • 失败时返回 NULL
  • 需要手动检查返回值

  c

  运行

  int *p = (int*)malloc(sizeof(int));
  if (p == NULL) { /* 处理错误 */ }
  

• new
  • 失败时抛出 std::bad_alloc 异常
  • 可以用 nothrow 版本返回 NULL

  cpp

  运行

  int *p = new(std::nothrow) int;
  if (p == nullptr) { /* 处理错误 */ }
  

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(5) 自定义内存管理

• C++ 可以重载 operator new / operator delete 控制内存分配方式
• C 没有直接的重载机制，只能自己写分配 / 释放函数

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4. 联系

• 底层关系在大多数 C++ 实现中，new 内部会调用 malloc 分配内存，delete 内部会调用 free 释放内存
• 混合使用（不推荐）
  • malloc 分配的内存不能用 delete 释放（会跳过析构函数，可能崩溃）
  • new 分配的内存不能用 free 释放（可能导致未定义行为）
  • 数组版本同样不能混用

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5. 代码示例对比

单个对象

cpp

运行

// C
int *p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
*p1 = 42;
free(p1);

// C++
int *p2 = new int(42); // 直接初始化
delete p2;

数组

cpp

运行

// C
int *arr1 = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
free(arr1);

// C++
int *arr2 = new int[10](); // 值初始化，全部为0
delete[] arr2;

类对象

cpp

运行

struct Test {
    Test() { printf("Construct\n"); }
    ~Test() { printf("Destruct\n"); }
};

// C++
Test *t = new Test; // 构造
delete t; // 析构

// C（不会调用构造/析构）
Test *t2 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
free(t2);

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6. 总结对比表

特性	malloc / calloc / realloc / free	new / delete
语言	C / C++	C++
分配 / 释放	函数调用	运算符
数组版本	无专用版本（手动计算大小）	new[] / delete[]
返回类型	void*，需强转	返回具体类型指针
构造 / 析构	不调用	会调用
失败处理	返回 NULL	抛出异常（或 nothrow 返回 nullptr）
重载能力	无	可重载 operator new/delete
底层关系	C++ 的 new 常调用 malloc 实现	内部可能调用 malloc / free

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✅ 结论：

• C++ 中优先使用 new / delete（它们是类型安全的，并会调用构造 / 析构函数）
• 与 C 库或底层 API 交互时，才使用 malloc / free
• 绝对不要混用 malloc + delete 或 new + free
• 对于动态数组，C++ 推荐使用 std::vector 而不是手动 new[]