C/C++ 記憶體管理：new/delete vs malloc/free 深度對比

雖然 new/delete 與 malloc/free 都能動態分配/釋放記憶體，但它們屬於完全不同的語言層級，混用會導致嚴重錯誤。

核心差異速查表

為什麼 C++ 需要 new/delete？

非 POD 型別（含建構/解構函數的類別）必須在記憶體上執行建構/解構邏輯。malloc 只是原始位元組塊，編譯器無法注入建構/解構呼叫。new 內部封裝：

T* p = static_cast<T*>(operator new(sizeof(T))); // 分配
new (p) T(args...);                              // placement new 呼叫建構函數

delete 對稱：呼叫解構函數 → operator delete(p) 釋放記憶體。

致命陷阱：混用導致未定義行為

• malloc 分配 → delete 釋放：不呼叫解構函數，釋放函數簽名不匹配（operator delete vs free），堆損壞。
• new 分配 → free 釋放：不呼叫解構函數，同樣導致堆損壞。
• new T[n] → free / delete（非陣列版）：解構次數錯誤、Cookie 損壞。

鐵律：new 配 delete，new[] 配 delete[]，malloc 配 free，三組不可交叉。

C/C++ 混合專案的正確做法

• C++ 代碼管理 C++ 物件：全程 new/delete 或智慧指標/容器。
• C API 分配的記憶體：由同一 C API 提供的釋放函式釋放（如 xmlFree、sqlite3_free）。
• C++ 封裝 C 記憶體：用 std::unique_ptr<T, Deleter> 自定義刪除器。
• 需與 C 共享記憶體區塊：雙方約定用 malloc/free，C++ 端用 placement new 建構物件，釋放前手動呼叫解構函數再 free。

現代 C++ 建議

1. 幾乎不直接寫 new/delete：用 std::make_unique、std::make_shared、std::vector、std::string。
2. 自定義記憶體策略：重載 operator new/delete 或提供 std::pmr::memory_resource（C++17）。
3. Placement new 僅用於預先分配的緩衝區（物件池、共享記憶體、嵌入式系統）。

總結

new/delete 是 C++ 型別系統的一部分，語意包含「分配+建構」與「解構+釋放」；
malloc/free 是 C 原始記憶體操作，無型別、無語意。
現代 C++ 開發者應將 malloc/free 視為「底層基礎設施」，僅在與 C 互操作或實作分配器時接觸。