new和delete的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

C++中如果要在堆內(nèi)存中創(chuàng)建和銷毀對(duì)象需要借助關(guān)鍵字new和delete來(lái)完成。比如下面的代碼

class CA
{
 public:
  CA()m_a(0){}
  CA(int a):m_a(a){}
  virtual void foo(){ cout<<m_a<<endl;}
  int m_a;
};
void main()
{
  CA *p1 = new CA;
  CA *p2 = new CA(10);
  CA *p3 = new CA[20];
  delete p1;
  delete p2;
  delete[] p3;
}

new和delete既是C++中的關(guān)鍵字也是一種特殊的運(yùn)算符。

void* operator new(size_t size);
 void* operator new[](size_t size);
 void operator delete(void *p);
 void operator delete[](void *p);

new和delete不僅承載著內(nèi)存分配的功能還承載著對(duì)象構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用功能，因此上面的對(duì)象創(chuàng)建代碼其實(shí)在編譯時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為如下的實(shí)現(xiàn)：    

CA *p1 = operator new(sizeof(CA)); //分配堆內(nèi)存
  CA::CA(p1); //調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
  CA *p2 = operator new(sizeof(CA)); //分配堆內(nèi)存
  CA::CA(p2, 10); //調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
  CA *p3 = operator new[](20 * sizeof(CA));
  CA *pt = p3;
  for (int i = 0; i < 20; i++)
  {
   CA::CA(pt);
   pt += 1;
  }
  CA::~CA(p1);
  operator delete(p1);
  CA::~CA(p2);
  operator delete(p2);
  CA *pt = p3;
  for (int i = 0; i < 20; i++)
  {
   CA::~CA(pt);
   pt += 1;
  }
  operator delete[](p3);

看到上面的代碼也許你會(huì)感到疑惑，怎么在編譯時(shí)怎么會(huì)在源代碼的基礎(chǔ)上插入這么多的代碼。這也是很多C程序員吐槽C++語(yǔ)言的原因：C++編譯器會(huì)偷偷插入很多未知的代碼或者對(duì)源代碼進(jìn)行修改和處理，而這些插入和修改動(dòng)作對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)是完全不可知的！

言歸正傳，我們還能從上面的代碼中看出new和delete操作其實(shí)是分別進(jìn)行了2步操作：1.內(nèi)存的分配，2.構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用；3.析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用，4.內(nèi)存的銷毀。所以當(dāng)對(duì)象是從堆內(nèi)存分配時(shí)，構(gòu)造函數(shù)執(zhí)前內(nèi)存就已經(jīng)完成分配，同樣當(dāng)析構(gòu)函數(shù)執(zhí)行完成后內(nèi)存才會(huì)被銷毀。

這里面一個(gè)有意思的問(wèn)題就是當(dāng)我們分配或者銷毀的是數(shù)組對(duì)象時(shí)，系統(tǒng)又是如何知道應(yīng)該調(diào)用多少次構(gòu)造函數(shù)以及調(diào)用多少次析構(gòu)函數(shù)的呢？答案就是在內(nèi)存分配里面。當(dāng)我們調(diào)用operator new[]來(lái)分配數(shù)組對(duì)象時(shí)，編譯器時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)增加4或者8字節(jié)的分配空間用來(lái)保存所分配的數(shù)組對(duì)象的數(shù)量。當(dāng)對(duì)數(shù)組對(duì)象調(diào)用構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)時(shí)就可以根據(jù)這個(gè)數(shù)量值來(lái)進(jìn)行循環(huán)處理了。因此上面對(duì)數(shù)組對(duì)象的分配和銷毀的真實(shí)代碼其實(shí)是按如下方式處理的：

 // CA *p3 = new CA[20]; 這句代碼在編譯時(shí)其實(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為如下的代碼片段
  unsigned long *p = operator new[](20 * sizeof(CA) + sizeof(unsigned long)); //64位系統(tǒng)多分配8字節(jié)
  *p = 20; //這里保存分配的對(duì)象的數(shù)量。
  CA *p3 = (CA*)(p + 1);
  CA *pt = p3;
  for (int i = 0; i < *p; i++)
  {
   CA::CA(pt);
   pt += 1;
  }
 // delete[] p3; 這句代碼在編譯時(shí)其實(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為如下的代碼片段
  unsigned long *p = ((unsigned long*)p3) - 1;
  CA *pt = p3;
  for (int i = 0; i < *p; i++)
  {
   CA::~CA(pt);
   pt += 1;
  }
  operator delete[](p);

可見(jiàn)C++中為我們隱藏了多少細(xì)節(jié)啊！既然new和delete操作默認(rèn)是從堆中進(jìn)行內(nèi)存分配，而且new和delete又是一個(gè)普通的運(yùn)算符函數(shù)，那么他內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)呢？其實(shí)也很簡(jiǎn)單。我們知道C語(yǔ)言中堆內(nèi)存分配和銷毀的函數(shù)是malloc/free。因此C++中對(duì)系統(tǒng)默認(rèn)的new和delete運(yùn)算符函數(shù)就可以按如下的方法實(shí)現(xiàn)：

void * operator new(size_t size)
{
  return malloc(size);
} 
void * operator new[](size_t size)
{
  return malloc(size);
}
void operator delete(void *p)
{
  free(p);
}
void operator delete[](void *p)
{
 free(p);
}

這里需要注意的是你在代碼里面使用new關(guān)鍵字和使用operator new操作符所產(chǎn)生的效果是不一樣的。如果你在代碼里面使用的是new關(guān)鍵字那么系統(tǒng)內(nèi)部除了會(huì)調(diào)用operator new操作符來(lái)分配內(nèi)存還會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，而如果你直接使用operator new時(shí)則只會(huì)進(jìn)行內(nèi)存分配而不會(huì)執(zhí)行任何構(gòu)造就比如下面的代碼： 

 CA *p1 = new CA; //這里會(huì)分配內(nèi)存和執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)
 CA *p2 = operator new(sizeof(CA)); //這里只是執(zhí)行了普通的堆內(nèi)存分配而不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

上述的偽代碼都是在運(yùn)行時(shí)通過(guò)查看匯編語(yǔ)言而得出的結(jié)論,我是在XCODE編譯器上查看運(yùn)行的結(jié)果，有可能不同的編譯器會(huì)有一些實(shí)現(xiàn)的差異，但是不管如何要想真實(shí)的了解內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理還是要懂一些匯編的知識(shí)為最好。

placement技術(shù)

系統(tǒng)默認(rèn)的new關(guān)鍵字除了分配堆內(nèi)存外還進(jìn)行構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。而實(shí)際中我們可能有一些已經(jīng)預(yù)先分配好的內(nèi)存區(qū)域，我們想在這些已經(jīng)分配好的內(nèi)存中來(lái)構(gòu)建一個(gè)對(duì)象。還有一種情況是不希望進(jìn)行頻繁的堆內(nèi)存分配和釋放而只是對(duì)同一塊內(nèi)存進(jìn)行重復(fù)的對(duì)象構(gòu)建和銷毀。就如下面的代碼：

char buf1[100];
CA *p1 = (CA*)buf1;
CA::CA(p1);
p1->foo();
p1->m_a = 10;
char *buf2 = new char[sizeof(CA)];
CA *p2 = (CA*)buf2;
CA::CA(p2);
p2->foo();
p2->m_a = 20;
p1->~CA();
p2->~CA();
delete[] buf2;

可以看出代碼中buf1是棧內(nèi)存而buf2是堆內(nèi)存，這兩塊內(nèi)存區(qū)域都是已經(jīng)分配好了的內(nèi)存，現(xiàn)在我們想把這些內(nèi)存來(lái)當(dāng)做CA類的對(duì)象來(lái)使用，因此我們需要對(duì)內(nèi)存調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)CA::CA()才可以，構(gòu)造函數(shù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)會(huì)為內(nèi)存區(qū)域填充虛表指針，這樣對(duì)象才可以調(diào)用諸如foo虛函數(shù)。但是這樣寫代碼不夠優(yōu)雅，那么有沒(méi)有比較優(yōu)雅的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)在一塊已經(jīng)存在的內(nèi)存上來(lái)構(gòu)建對(duì)象呢？ 答案就是 placement技術(shù)。 C++中的仍然是使用new和delete來(lái)實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)。new和delete除了實(shí)現(xiàn)默認(rèn)的操作符外還重載實(shí)現(xiàn)了如下的操作符函數(shù)：

void* operator new(size_t size, void *p)
{
 return p;
}
void* operator new[](size_t size, void *p)
{
 return p;
}
void operator delete(void *p1, void *p2)
{
 // do nothing..
}
void operator delete[](void *p1, void *p2)
{
 // do nothing..
}

我們稱這四個(gè)運(yùn)算符為 placement new 和 placement delete  。通過(guò)這幾個(gè)運(yùn)算符我們就可以優(yōu)雅的實(shí)現(xiàn)上述的功能：

char buf1[100];
CA *p1 = new(buf1) CA(10); //調(diào)用 operator new(size_t, void*)
p1->foo();
char *buf2 = new char[sizeof(CA)];
CA *p2 = new(buf2) CA(20);  //調(diào)用 operator new(size_t, void*)
p2->foo();
p1->~CA();
operator delete(p1, buf1); //調(diào)用 operator delete(void*, void*)
p2->~CA();
operator delete(p2, buf2); //調(diào)用 operator delete(void*, void*)
delete[] buf2;

上面的例子里面發(fā)現(xiàn)通過(guò)placement new可以很優(yōu)雅的在現(xiàn)有的內(nèi)存中構(gòu)建對(duì)象，而析構(gòu)時(shí)不能直接調(diào)用delete p1, delete p2來(lái)銷毀對(duì)象，必須人為的調(diào)用析構(gòu)函數(shù)以及placement delete 函數(shù)。并且從上面的placement delete的實(shí)現(xiàn)來(lái)看里面并沒(méi)有任何代碼，既然如此為什么還要定義一個(gè)placement   delete呢？ 答案就是C++中的規(guī)定對(duì)new和delete的運(yùn)算符重載必須是要成對(duì)實(shí)現(xiàn)的。而且前面曾經(jīng)說(shuō)過(guò)對(duì)delete的使用如果帶了operator前綴時(shí)就只是一個(gè)普通的函數(shù)調(diào)用。因此為了完成析構(gòu)以及和new操作符的匹配，就必須要人為的調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)以及placement delete函數(shù)。
除了上面舉的例子外placement技術(shù)的使用還可以減少內(nèi)存的頻繁分配以及提升系統(tǒng)的性能。

void main()
{
  for (int i = 0; i < 10000; i++)
  {
   CA *p = new CA(i);
   p->foo();
   delete p;
  }
}

例子里面循環(huán)10000次，每次循環(huán)都創(chuàng)建一個(gè)堆內(nèi)存對(duì)象，然后調(diào)用虛函數(shù)foo后再進(jìn)行銷毀。最終的結(jié)果是程序運(yùn)行時(shí)會(huì)進(jìn)行10000次的頻繁的堆內(nèi)存分配和銷毀。很明顯這是有可能會(huì)影響系統(tǒng)性能的而且還有可能發(fā)生堆內(nèi)存分配失敗的情況。而如果我們借助placement 技術(shù)就可以很簡(jiǎn)單的解決這些問(wèn)題。

void main()
{
  char *buf = new[](sizeof(CA));
  for (int i = 0; i < 10000; i++)
  {
   CA *p = new(buf) CA(i);
   p->foo();
   p->~CA();
   operator delete(p, buf);
  }
  delete[] buf;
}

上面的例子里面只進(jìn)行了一次堆內(nèi)存分配，在循環(huán)里面都是借助已經(jīng)存在的內(nèi)存來(lái)構(gòu)建對(duì)象，不會(huì)再分配內(nèi)存了。這樣對(duì)內(nèi)存的重復(fù)利用就使得程序的性能得到非常大的提升。

new和delete運(yùn)算符重載

發(fā)現(xiàn)一個(gè)很有意思的事情就是越高級(jí)的語(yǔ)言就越會(huì)將一些系統(tǒng)底層的東西進(jìn)行封裝并形成一個(gè)語(yǔ)言級(jí)別的關(guān)鍵字來(lái)使用。比如C++中的new和delete是用于構(gòu)建和釋放堆內(nèi)存對(duì)象的關(guān)鍵字，又比如go語(yǔ)言中chan關(guān)鍵字是用于進(jìn)行同步或者異步的隊(duì)列數(shù)據(jù)傳輸通道。

C++語(yǔ)言內(nèi)置默認(rèn)實(shí)現(xiàn)了一套全局new和delete的運(yùn)算符函數(shù)以及placement new/delete運(yùn)算符函數(shù)。不管是類還是內(nèi)置類型都可以通過(guò)new/delete來(lái)進(jìn)行堆內(nèi)存對(duì)象的分配和釋放的。對(duì)于一個(gè)類來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們使用new來(lái)進(jìn)行構(gòu)建對(duì)象時(shí)，首先會(huì)檢查這個(gè)類是否重載了new運(yùn)算符，如果這個(gè)類重載了new運(yùn)算符那么就會(huì)調(diào)用類提供的new運(yùn)算符來(lái)進(jìn)行內(nèi)存分配，而如果沒(méi)有提供new運(yùn)算符時(shí)就使用系統(tǒng)提供的全局new運(yùn)算符來(lái)進(jìn)行內(nèi)存分配。內(nèi)置類型則總是使用系統(tǒng)提供的全局new運(yùn)算符來(lái)進(jìn)行內(nèi)存的分配。對(duì)象的內(nèi)存銷毀流程也是和分配一致的。

new和delete運(yùn)算符既支持全局的重載又支持類級(jí)別的函數(shù)重載。下面是這種運(yùn)算符的定義的格式：

//全局運(yùn)算符定義格式
void * operator new(size_t size [, param1, param2,....]);
void operator delete(void *p [, param1, param2, ...]);
//類內(nèi)運(yùn)算符定義格式
class CA
{
 void * operator new(size_t size [, param1, param2,....]);
 void operator delete(void *p [, param1, param2, ...]);
};

對(duì)于new/delete運(yùn)算符重載我們總有如何下規(guī)則：

new和delete運(yùn)算符重載必須成對(duì)出現(xiàn)

new運(yùn)算符的第一個(gè)參數(shù)必須是size_t類型的，也就是指定分配內(nèi)存的size尺寸；delete運(yùn)算符的第一個(gè)參數(shù)必須是要銷毀釋放的內(nèi)存對(duì)象。其他參數(shù)可以任意定義。

系統(tǒng)默認(rèn)實(shí)現(xiàn)了new/delete、new[]/delete[]、 placement new / delete 6個(gè)運(yùn)算符函數(shù)。它們都有特定的意義。
你可以重寫默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的全局運(yùn)算符，比如你想對(duì)內(nèi)存的分配策略進(jìn)行自定義管理或者你想監(jiān)測(cè)堆內(nèi)存的分配情況或者你想做堆內(nèi)存的內(nèi)存泄露監(jiān)控等。但是你重寫的全局運(yùn)算符一定要滿足默認(rèn)的規(guī)則定義。

如果你想對(duì)某個(gè)類的堆內(nèi)存分配的對(duì)象做特殊處理，那么你可以重載這個(gè)類的new/delete運(yùn)算符。當(dāng)重載這兩個(gè)運(yùn)算符時(shí)雖然沒(méi)有帶static屬性，但是不管如何對(duì)類的new/delete運(yùn)算符的重載總是被認(rèn)為是靜態(tài)成員函數(shù)。

當(dāng)delete運(yùn)算符的參數(shù)>=2個(gè)時(shí)，就需要自己負(fù)責(zé)對(duì)象析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用，并且以運(yùn)算符函數(shù)的形式來(lái)調(diào)用delete運(yùn)算符。

一般情況下你不需要對(duì)new/delete運(yùn)算符進(jìn)行重載，除非你的整個(gè)應(yīng)用或者某個(gè)類有特殊的需求時(shí)才會(huì)如此。下面的例子你可以看到我的各種運(yùn)算符的重載方法以及使用方法：

//CA.h
class CA
{
public:
 //類成員函數(shù)
 void * operator new(size_t size);
 void * operator new[](size_t size);
 void * operator new(size_t size, void *p);
 void * operator new(size_t size, int a, int b);
 void operator delete(void *p);
 void operator delete[](void *p);
 void operator delete(void *p, void *p1);
 void operator delete(void *p, int a, int b);
};
class CB
{
public:
 CB(){}
};
//全局運(yùn)算符函數(shù)，請(qǐng)謹(jǐn)慎重寫覆蓋全局運(yùn)算符函數(shù)。
void * operator new(size_t size);
void * operator new[](size_t size);
void * operator new(size_t size, void *p) noexcept;
void * operator new(size_t size, int a, int b);
void operator delete(void *p);
void operator delete[](void *p);
void operator delete(void *p, void *p1);
void operator delete(void *p, int a, int b);
.......................................................
//CA.cpp
void * CA::operator new(size_t size)
{
 return malloc(size);
}
void * CA::operator new[](size_t size)
{
 return malloc(size);
}
void * CA::operator new(size_t size, void *p)
{
 return p;
}
void* CA::operator new(size_t size, int a, int b)
{
 return malloc(size);
}
void CA::operator delete(void *p)
{
 free(p);
}
void CA::operator delete[](void *p)
{
 free(p);
}
void CA::operator delete(void *p, void *p1)
{
}
void CA::operator delete(void *p, int a, int b)
{
 free(p);
}
void * operator new(size_t size)
{
 return malloc(size);
}
void * operator new[](size_t size)
{
 return malloc(size);
}
void * operator new(size_t size, void *p) noexcept
{
 return p;
}
void* operator new(size_t size, int a, int b)
{
 return malloc(size);
}
void operator delete(void *p)
{
 free(p);
}
void operator delete[](void *p)
{
 free(p);
}
void operator delete(void *p, void *p1)
{
}
void operator delete(void *p, int a, int b)
{
 free(p);
}
..................................
//main.cpp
int main(int argc, const char * argv[]) {
 char buf[100];
 CA *a1 = new CA(); //調(diào)用void * CA::operator new(size_t size)
 CA *a2 = new CA[10]; //調(diào)用void * CA::operator new[](size_t size)
 CA *a3 = new(buf)CA(); //調(diào)用void * CA::operator new(size_t size, void *p)
 CA *a4 = new(10, 20)CA(); //調(diào)用void* CA::operator new(size_t size, int a, int b)
 delete a1; //調(diào)用void CA::operator delete(void *p)
 delete[] a2; //調(diào)用void CA::operator delete[](void *p)
 //a3用的是placement new的方式分配，因此需要自己調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)。
 a3->~CA();
 CA::operator delete(a3, buf); //調(diào)用void CA::operator delete(void *p, void *p1)，記得要帶上類命名空間。
 //a4的運(yùn)算符參數(shù)大于等于2個(gè)所以需要自己調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)。
 a4->~CA();
 CA::operator delete(a4, 10, 20); //調(diào)用void CA::operator delete(void *p, int a, int b)
 //CB類沒(méi)有重載運(yùn)算符，因此使用的是全局重載的運(yùn)算符。
 CB *b1 = new CB(); //調(diào)用void * operator new(size_t size)
 CB *b2 = new CB[10]; //調(diào)用void * operator new[](size_t size)
 //這里你可以看到同一塊內(nèi)存可以用來(lái)構(gòu)建CA類的對(duì)象也可以用來(lái)構(gòu)建CB類的對(duì)象
 CB *b3 = new(buf)CB(); //調(diào)用void * operator new(size_t size, void *p)
 CB *b4 = new(10, 20)CB(); //調(diào)用void* operator new(size_t size, int a, int b)
 delete b1; //調(diào)用void operator delete(void *p)
 delete[] b2; //調(diào)用void operator delete[](void *p)
 //b3用的是placement new的方式分配，因此需要自己調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)。
 b3->~CB();
 ::operator delete(b3, buf); //調(diào)用void operator delete(void *p, void *p1)
 //b4的運(yùn)算符參數(shù)大于等于2個(gè)所以需要自己調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)。
 b4->~CB();
 ::operator delete(b4, 10, 20); //調(diào)用void operator delete(void *p, int a, int b)
 return 0;
}

我是在XCODE上測(cè)試上面的代碼的，因?yàn)橹貙懥巳值膎ew/delete運(yùn)算符，并且內(nèi)部是通過(guò)malloc來(lái)實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)存分配的， malloc函數(shù)申明了不能返回NULL的返回結(jié)果檢測(cè):

void *malloc(size_t __size) __result_use_check __alloc_size(1);

因此有可能你在測(cè)試時(shí)會(huì)發(fā)生崩潰的問(wèn)題。如果出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題你可以嘗試著注釋掉對(duì)全局new/delete重寫的代碼，再運(yùn)行查看結(jié)果。 可見(jiàn)如果你嘗試著覆蓋重寫全局的new/delete時(shí)是有可能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的。

對(duì)象的自動(dòng)刪除技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)系統(tǒng)對(duì)new/delete的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)就能滿足我們的需求，我們不需要再去重載這兩個(gè)運(yùn)算符。那為什么C++還提供對(duì)這兩個(gè)運(yùn)算符的重載支持呢？答案還是在運(yùn)算符本身具有的缺陷所致。我們知道用new關(guān)鍵字來(lái)創(chuàng)建堆內(nèi)存對(duì)象是分為了2步：1.是堆內(nèi)存分配，2.是對(duì)象構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。而這兩步中的任何一步都有可能會(huì)產(chǎn)生異常。如果說(shuō)是在第一步出現(xiàn)了問(wèn)題導(dǎo)致內(nèi)存分配失敗則不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，這是沒(méi)有問(wèn)題的。如果說(shuō)是在第二步構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)了異常而導(dǎo)致無(wú)法正常構(gòu)造完成，那么就應(yīng)該要將第一步中所分配的堆內(nèi)存進(jìn)行銷毀。C++中規(guī)定如果一個(gè)對(duì)象無(wú)法完全構(gòu)造那么這個(gè)對(duì)象將是一個(gè)無(wú)效對(duì)象，也不會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。為了保證對(duì)象的完整性，當(dāng)通過(guò)new分配的堆內(nèi)存對(duì)象在構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)異常時(shí)就會(huì)停止構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行并且自動(dòng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的delete運(yùn)算符來(lái)對(duì)已經(jīng)分配的堆內(nèi)存執(zhí)行銷毀處理，這就是所謂的對(duì)象的自動(dòng)刪除技術(shù)。正是因?yàn)橛辛藢?duì)象的自動(dòng)刪除技術(shù)才能解決對(duì)象構(gòu)造不完整時(shí)會(huì)造成內(nèi)存泄露的問(wèn)題。

當(dāng)對(duì)象構(gòu)造過(guò)程中拋出異常時(shí)，C++的異常處理機(jī)制會(huì)在特定的地方插入代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的delete運(yùn)算符的調(diào)用，如果想要具體了解情況請(qǐng)參考C++對(duì)異常處理實(shí)現(xiàn)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

全局delete運(yùn)算符函數(shù)所支持的對(duì)象的自動(dòng)刪除技術(shù)雖然能解決對(duì)象本身的內(nèi)存泄露問(wèn)題，但是卻不能解決對(duì)象構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部的數(shù)據(jù)成員的內(nèi)存分配泄露問(wèn)題，我們來(lái)看下面的代碼：

class CA
{
 public:
 CA()
 {
   m_pa = new int;
   throw 1;
 }
 ~CA()
 {
   delete m_pa;
   m_pa = NULL;
 }
 private:
  int *m_pa;
};
void main()
{
  try
  {
   CA *p = new CA();
   delete p; //這句代碼永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行
  }
  catch(int)
 {
   cout << "oops!" << endl;
 }
}

上面的代碼中可以看到類CA中的對(duì)象在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部拋出了異常，雖然系統(tǒng)會(huì)對(duì)p對(duì)象執(zhí)行自動(dòng)刪除技術(shù)來(lái)銷毀分配好的內(nèi)存，但是對(duì)于其內(nèi)部的數(shù)據(jù)成員m_pa來(lái)說(shuō)，因?yàn)闃?gòu)造不完整就不會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)來(lái)銷毀分配的堆內(nèi)存，這樣就導(dǎo)致了m_pa這塊內(nèi)存出現(xiàn)了泄露。怎么解決這類問(wèn)題呢？ 答案你是否想到了？ 那就是重載CA類的new/delete運(yùn)算符。我們來(lái)看通過(guò)對(duì)CA重載運(yùn)算符解決問(wèn)題的代碼：

class CA
{
public:
 CA(){
  m_pa = new int;
  throw 1;
 }
 //因?yàn)閷?duì)象構(gòu)造未完成所以析構(gòu)函數(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)被調(diào)用
 ~CA()
 {
  delete m_pa;
  m_pa = NULL;
 }
 void * operator new(size_t size)
 {
  return malloc(size);
 }
 //重載delete運(yùn)算符，把已經(jīng)分配的內(nèi)存銷毀掉。
 void operator delete(void *p)
 {
  CA *pb = (CA*)p;
  if (pb->m_pa != NULL)
   delete pb->m_pa;
  free(p);
 }
private:
 int *m_pa;
};

因?yàn)镃++對(duì)自動(dòng)刪除技術(shù)的支持，當(dāng)CA對(duì)象在構(gòu)造過(guò)程中發(fā)生異常時(shí)，我們就可以通過(guò)重載delete運(yùn)算符來(lái)解決那些在構(gòu)造函數(shù)中分配的數(shù)據(jù)成員內(nèi)存但又不會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)來(lái)銷毀的數(shù)據(jù)成員的內(nèi)存問(wèn)題。這我想就是為什么C++中要支持對(duì)new/delete運(yùn)算符在類中重載的原因吧。

下面看下：new和delete使用注意事項(xiàng)

1. new 和delete都是內(nèi)建的操作符，語(yǔ)言本身所固定了，無(wú)法重新定制，想要定制new和delete的行為，徒勞無(wú)功的行為。

2. 動(dòng)態(tài)分配失敗，則返回一個(gè)空指針（NULL），表示發(fā)生了異常，堆資源不足，分配失敗。

3. 指針刪除與堆空間釋放。刪除一個(gè)指針p（delete p;）實(shí)際意思是刪除了p所指的目標(biāo)（變量或?qū)ο蟮龋?，釋放了它所占的堆空間，而不是刪除p本身（指針p本身并沒(méi)有撤銷，它自己仍然存在，該指針?biāo)純?nèi)存空間并未釋放），釋放堆空間后，ｐ成了空指針。

4. 內(nèi)存泄漏（memory leak）和重復(fù)釋放。new與delete 是配對(duì)使用的， delete只能釋放堆空間。如果new返回的指針值丟失，則所分配的堆空間無(wú)法回收，稱內(nèi)存泄漏，同一空間重復(fù)釋放也是危險(xiǎn)的，因?yàn)樵摽臻g可能已另分配，所以必須妥善保存new返回的指針，以保證不發(fā)生內(nèi)存泄漏，也必須保證不會(huì)重復(fù)釋放堆內(nèi)存空間。

5. 動(dòng)態(tài)分配的變量或?qū)ο蟮纳?。我們也稱堆空間為自由空間（free store），但必須記住釋放該對(duì)象所占堆空間，并只能釋放一次，在函數(shù)內(nèi)建立，而在函數(shù)外釋放，往往會(huì)出錯(cuò)。

6. 要訪問(wèn)new所開辟的結(jié)構(gòu)體空間,無(wú)法直接通過(guò)變量名進(jìn)行,只能通過(guò)賦值的指針進(jìn)行訪問(wèn)。

    用new和delete可以動(dòng)態(tài)開辟和撤銷地址空間。在編程序時(shí),若用完一個(gè)變量(一般是暫時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)),下次需要再用,但卻又想省去重新初始化的功夫，可以在每次開始使用時(shí)開辟一個(gè)空間，在用完后撤銷它。

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的C++的new和delete，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！

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