CS — new vs malloc

📕 new와 malloc의 차이점

Notion 원본: https://www.notion.so/344f77b24d2f806baae6efa26094f26f 부모: 자료 → Cs 면접준비 → cs 주제

30초 답변

new는 C++ 연산자로 메모리 할당 + 생성자 호출을 함께 수행하고, 실패 시 std::bad_alloc 예외를 throw합니다. malloc은 C 라이브러리 함수로 raw 메모리만 할당하고, 실패 시 NULL을 반환합니다. C++ 객체에는 반드시 new/delete를 사용해야 하며, 두 방식을 절대 혼용하면 안 됩니다.

핵심 차이 4가지

#	항목	new	malloc
1	분류	C++ 연산자 (operator)	C 라이브러리 함수
2	생성자/소멸자	호출 O	호출 X (raw 메모리)
3	실패 처리	std::bad_alloc throw	NULL 반환
4	타입 안전성	타입 자동 지정	void* → 캐스팅 필요
+	오버로딩 / 해제	가능 / delete	불가 / free()

면접용 최소 코드

class Player {
public:
    Player()  { cout << "생성자"; }
    ~Player() { cout << "소멸자"; }
};

// new — 생성자/소멸자 호출됨 ✅
Player* p1 = new Player();   // "생성자"
delete p1;                   // "소멸자"

// malloc — 호출 안 됨 → UB 위험 ⚠️
Player* p2 = (Player*)malloc(sizeof(Player));
free(p2);   // 초기화 X, 소멸자 X, 리소스 누수

꼬리질문 대응 브랜치

• “malloc으로 C++ 객체 만들면?” → UB. 생성자 호출 안 됨 → 멤버 초기화 안 됨 + 소멸자 호출 안 됨 → 리소스 누수
• “C++에서 malloc 아예 못 씀?” → POD 타입(int/char 등)엔 기술적 가능. 일관성 위해 new/delete 또는 스마트 포인터 권장
• “new (nothrow)가 뭐?” → 예외 대신 NULL 반환하는 버전. new(nothrow) int[N] → nullptr 체크
• “대신 뭘 써야?” → 스마트 포인터 — unique_ptr / shared_ptr / make_unique
• “new 내부 동작?” → 2단계 — ① operator new로 메모리 할당 → ② 생성자 호출
• “operator new 오버로딩?” → 클래스별 커스텀 할당 가능. 언리얼 UObject가 대표 사례 (GC 풀 할당)
• “placement new?” → 이미 할당된 메모리 위에 생성자만 호출. 해제 시 소멸자 직접 호출 (p->~T())
• “혼용하면 왜 UB?” → new / malloc 은 내부 할당자가 다를 수 있음 → 해제 쌍이 안 맞으면 힙 손상
• “소멸자 왜 virtual?” → 기반 포인터로 delete 시 파생 소멸자 호출 보장 (vtable 동적 디스패치)

키워드별 30초 답변

operator new (오버로딩)

• 함수이므로 클래스별/전역 오버로딩 가능
• new 표현식 = operator new(메모리) + 생성자 호출 2단계
• 직접 호출 시 raw 메모리만 할당 → malloc과 유사하지만 실패 시 예외
• 언리얼 UObject가 대표 사례 — GC 관리 풀에서 할당

class Bullet {
    static void* operator new(size_t s) { return PoolAllocator::alloc(s); }
    static void operator delete(void* p) { /* 풀은 개별 해제 안 함 */ }
};

placement new

• 이미 할당된 메모리 위에 객체 생성
• 메모리 재할당 없이 생성자만 호출
• 해제 시 delete 대신 소멸자 직접 호출 p->~T()
• 메모리 풀 / 재사용 버퍼에 사용

char buf[sizeof(Player)];
Player* p = new(buf) Player();
p->~Player();   // 소멸자 직접 호출

UB (Undefined Behavior)

• malloc + C++ 객체 → 생성자 호출 X → 멤버 미초기화
• free + C++ 객체 → 소멸자 호출 X → 리소스 누수
• new + free / malloc + delete 혼용 → 힙 손상

스마트 포인터 (C++11+ 권장)

	unique_ptr	shared_ptr
소유권	단독	공유 (참조 카운팅)
복사	불가 (이동만)	가능
오버헤드	없음	ref count 비용
해제	스코프 종료	마지막 shared 소멸

auto p1 = make_unique<Player>();
auto p2 = make_shared<Player>();

virtual 소멸자

• 기반 포인터로 파생 객체를 delete할 때 반드시 필요
• 소멸자가 일반 함수면 → 기반 소멸자만 호출 → 파생 리소스 누수
• virtual이면 → vtable 동적 디스패치 → 파생 소멸자부터 호출

class Base { public: virtual ~Base(){} };
class Derived : public Base {};
Base* p = new Derived();
delete p;   // virtual 아니면 Derived 소멸자 호출 안 됨

POD 타입

• Plain Old Data — int, float, char, 단순 구조체
• 생성자/소멸자가 의미 없는 타입 → malloc 사용 기술적으로는 OK
• C++에서는 일관성을 위해 new/delete 권장

new(nothrow)

• 예외 대신 nullptr 반환
• 예외를 쓰기 싫을 때 (임베디드, 구형 코드)

int* p = new(nothrow) int[N];
if (!p) { /* 실패 처리 */ }

마무리 한 줄

C++에서는 객체의 생성·소멸을 타입이 책임지도록 설계돼 있기 때문에, 이를 보장하는 new/delete가 원칙이고, 더 안전하게는 스마트 포인터를 씁니다. malloc은 C 인터페이스와의 호환이나 POD에서만 제한적으로 씁니다.

관련 CS 주제

• operator new 함수 — new 표현식의 내부 동작
• virtual 함수 호출 처리 — vtable과 동적 디스패치
• 소멸자를 Virtual로 만들어야 하는 이유
• class와 struct의 차이점
• 인라인 함수 (생성자/소멸자 호출 비용)

보충 1 — 연산자(operator)란?

• 연산자(operator) = 피연산자에 어떤 정해진 동작을 수행하도록 언어가 제공하는 기호/키워드
• 산술(+, -, *, /), 비교(==, <), 논리(&&, ||), 대입(=), 포인터(*, &), 메모리(new, delete) 등
• 함수처럼 “입력을 받아 결과를 돌려준다” → C++ 내부에선 함수 호출로 환산됨
• a + b는 컴파일러 입장에서 operator+(a, b)와 동일

new가 “연산자”인 이유:

• new Player() 표현식은 내부적으로 2단계 함수 호출로 풀림
  1. operator new(sizeof(Player)) — 메모리 할당 함수 호출
  2. Player::Player() — 생성자 호출

보충 2 — operator 함수란?

연산자의 동작을 함수로 정의/재정의할 수 있게 해주는 C++ 문법.

• 문법: 반환타입 operator기호(매개변수) 형태로 선언
• 연산자 오버로딩(Operator Overloading)
• 대표 예: operator+, operator==, operator[], operator new / operator delete

struct FVector2D {
    float X, Y;
    FVector2D operator+(const FVector2D& Rhs) const {
        return { X + Rhs.X, Y + Rhs.Y };
    }
    float operator[](int i) const { return i == 0 ? X : Y; }
};

보충 3 — virtual과 override

virtual

• 함수 앞에 붙이면 동적 디스패치(dynamic dispatch) 활성화
• 기반 클래스 포인터/레퍼런스로 파생 객체를 호출해도, 실제 타입의 함수가 실행됨
• 컴파일러는 클래스마다 vtable(가상 함수 포인터 테이블)을 만들고, 객체는 vptr로 이 테이블을 가리킴
• vptr → vtable → 실제 함수 순으로 찾아가기 때문에 약간의 간접 호출 오버헤드

override

• C++11에서 추가된 키워드 — 파생 클래스에서 가상 함수를 재정의한다는 의도를 명시
• 컴파일러가 정말 기반의 virtual 함수를 올바르게 오버라이드했는지 검사
• 시그니처 실수로 오버라이드가 깨지는 버그를 컴파일 타임에 차단

class Monster {
public:
    virtual void Attack() { cout << "기본 공격\n"; }
    virtual ~Monster() {}   // ← 기반 소멸자 virtual 필수
};

class Boss : public Monster {
public:
    void Attack() override { cout << "보스 공격!\n"; }
    // override 덕분에 시그니처 실수 시 컴파일 에러
};

Monster* m = new Boss();
m->Attack();   // "보스 공격!"
delete m;      // Boss → Monster 소멸자 연쇄

정리:

• virtual = “이 함수는 자식이 갈아끼울 수 있다”라고 부모가 허락
• override = “내가 부모 함수를 갈아끼운다”라고 자식이 약속