new expression

new一個(gè)類型，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)該類型的內(nèi)存，然后調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，最后返回該內(nèi)存的指針

注意：該操作是原子性的。

在vc6中的實(shí)現(xiàn)如下

void *operator new(size_t size, const std::nothrow_t &) _THROW0()
{
    void *p
    while((p = malloc(size)) == 0)
    {
        // 如果調(diào)用malloc失敗后會(huì)調(diào)用_callnewh
        // _callnewh含義是call new handler，簡單說就是用戶設(shè)定一個(gè)回調(diào)函數(shù)
        // 使用_set_new_handler來設(shè)置，通常是用戶自己控制釋放一些不用的內(nèi)存
        _TRY_BEGIT
            if(_callnewh(size) == 0) break;
        _CATCH(std::bad_alloc) return (0);
        _CATCH_END
    }
    return (p);
}

delete expression

delete 一個(gè)指針，先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，然后釋放內(nèi)存

在vc6中的實(shí)現(xiàn)如下

void *operator delete(void *p) _THROW0()
{
    free(p);
}

new[]和new()

new[]是分配指針數(shù)組，new()是分配時(shí)直接初始化，這兩個(gè)很容易搞混，關(guān)鍵是編譯都能過，一定要注意。比如：

int *p = new[3]; // 是分配三個(gè)int*指針?biāo)M成的指針數(shù)組
int *q = new(3); // 是分配一個(gè)int堆內(nèi)存，并初始化為3

new[]和delete[]

Complex *pca = new Complex[3];

調(diào)用三次Complex的構(gòu)造函數(shù)，分配三個(gè)Complex對(duì)象

delete[] pca;

釋放內(nèi)存。

如果這里的delete[]只寫寫成delete會(huì)怎么樣？好多人一定會(huì)說：會(huì)內(nèi)存泄露。

其實(shí)正確的答案是不確定，具體需要看Complex類的內(nèi)部有沒有堆內(nèi)存

new[]后內(nèi)存是怎么樣的呢？看下圖

關(guān)鍵是看圖中的cookie部分，存放了一些內(nèi)存相關(guān)的數(shù)據(jù)，其中最關(guān)鍵的是在cookie中存放了分配內(nèi)存的大小

再來看一下下面的代碼

string *psa = new string[3];
delete psa;

執(zhí)行完該代碼后內(nèi)存分配如下

由于string類的內(nèi)部使用動(dòng)態(tài)堆內(nèi)存來保存字符串，new[]分配的內(nèi)存的cookie只記錄了string類的信息，而類內(nèi)部的動(dòng)態(tài)堆內(nèi)存信息由每個(gè)實(shí)例自行管理，不在new[]的cookie中。

前面說過，delete釋放內(nèi)存的過程是先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，再釋放內(nèi)存。在本例中，如果使用delete[]來釋放內(nèi)存，會(huì)依次調(diào)用每個(gè)實(shí)例的析構(gòu)函數(shù)，每個(gè)析構(gòu)函數(shù)會(huì)自行釋放自己內(nèi)部的堆內(nèi)存，然后在釋放new的內(nèi)存塊。但是如果使用delete來釋放內(nèi)存，只會(huì)是第一個(gè)實(shí)例調(diào)用一次析構(gòu)函數(shù)，另外兩個(gè)實(shí)例不會(huì)調(diào)用，然后根據(jù)cookie中記錄的內(nèi)存大小釋放有new分配的內(nèi)存，另兩個(gè)實(shí)例中的堆內(nèi)存就泄露了。

也就是說，對(duì)于上圖string的例子，如果使用delete直接釋放內(nèi)存，泄露的是str2和str3箭頭右邊的白色區(qū)域所示的內(nèi)存，而pas箭頭右邊的綠色區(qū)域是能夠正確釋放的（具體是調(diào)用的str1還是str3取決于編譯器的具體實(shí)現(xiàn)，理解意思即可）。

但是，這不意味著你可以在類內(nèi)部沒有堆內(nèi)存的情況下就可以毫無顧忌的使用delete來釋放new[]，這是編碼規(guī)范的問題，使用delete不一定有錯(cuò)，但使用delete[]則是一定沒錯(cuò)。

new的內(nèi)存分布

下圖是vc6中new的內(nèi)存布局

我們得到的是圖中0x00441c30這一部分的指針，但實(shí)際上內(nèi)存管理的是圖中所有的一大塊內(nèi)存，其中橘黃色部分只有在debug模式下才有。由于內(nèi)存管理需要是16的倍數(shù)，如果不夠16的倍數(shù)，則添加一些數(shù)據(jù)湊到16的倍數(shù)，圖中藍(lán)色的pad部分就是添加的無用數(shù)據(jù)。圖中61h部分就是cookie，上下部分分別為上cookie和下cookie。由于本例使用的是int類型舉例，而int沒有析構(gòu)不析構(gòu)的，所以可以直接使用delete就能完整釋放整塊內(nèi)存。這里這么寫是為了讓讀者加深理解，實(shí)際編碼的時(shí)候要加上[]，這里對(duì)比一下下圖

這張圖使用的類型是一個(gè)類，用new[]分配內(nèi)存的時(shí)候，返回的指針和調(diào)試信息中間多出來一塊內(nèi)存用來記錄實(shí)例的個(gè)數(shù)，就是圖中的3。這中情況，如果使用delete[]來釋放內(nèi)存，會(huì)正確索引到實(shí)例的首地址進(jìn)行釋放操作，如果使用delete來釋放內(nèi)存，索引到的內(nèi)存是記錄實(shí)例個(gè)數(shù)的整型數(shù)據(jù)位置，如果從這里開始按找該類的內(nèi)存結(jié)構(gòu)進(jìn)行析構(gòu)，肯定是會(huì)出問題的，整個(gè)內(nèi)存結(jié)構(gòu)都亂了。

這里有個(gè)地方需要注意，這里的delete和delete[]部分看起來和new[]和delete[]小結(jié)中介紹的有些矛盾，老師是怎么講的，由于是看的盜版網(wǎng)課，也沒辦法請(qǐng)教老師，具體是怎么情況我也不太清楚。猜測(cè)是因?yàn)椴煌幾g器具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，3的位置不同，有的在前面，有的在后面，關(guān)鍵是看具體實(shí)現(xiàn)，在前面的情況就是矛盾的，在后面就沒事，關(guān)鍵是領(lǐng)會(huì)精神。

placement new

placement new 允許我們將對(duì)象構(gòu)建于一個(gè)已經(jīng)分配的內(nèi)存當(dāng)中

沒有所謂的placement delete，因?yàn)閜lacement根本就沒有分配內(nèi)存，它只是使用了一個(gè)已經(jīng)分配好的內(nèi)存，所以不需要配套的釋放操作，具體用法如下

#include <new>

// 分配內(nèi)存
char *buf = new char[sizeof(Complex) * 3];

// 在分配好的內(nèi)存上構(gòu)造Complex
Complex *pc = new(buf)Complex(1, 2);

// 注意這里要釋放的指針
// 感覺如果直接釋放pc應(yīng)該也沒錯(cuò)
// 手上沒環(huán)境不能測(cè)試，以后有時(shí)間測(cè)一下
delete[] buf;

new失敗處理

在純C中使用malloc來分配內(nèi)存，需要判斷一下返回的指針，如果返回一個(gè)空指針，則代表內(nèi)存分配失敗。

到了c艸中，使用new來分配內(nèi)存，則無法通過判斷空指針的方法判斷是否失敗。因?yàn)樵赾艸中，如果new失敗會(huì)拋出異常，代碼是走不到判斷空指針的語句的。new失敗正確處理方法有以下幾種

捕捉異常

try 
{
    int* p = new int[SIZE];
    // 其它代碼
} catch ( const bad_alloc& e ) 
{
    return -1;
}

據(jù)說古老的c++編譯器new失敗不會(huì)拋異常，而是和malloc一樣返回空指針，因?yàn)槟菚r(shí)候c++還沒有異常機(jī)制，坊間流傳，也懶得考證，了解以下即可。順便吐槽一下，說c艸的異常是屎，這是對(duì)屎的侮辱，屎還能當(dāng)肥料種地呢，c艸的異常除了搗亂沒任何鳥用。

禁用new的異常

 int* p = new (std::nothrow) int; // 這樣如果 new 失敗了，就不會(huì)拋出異常，而是返回空指針

new-handler

文章開始介紹new源碼的時(shí)候提到過，new實(shí)現(xiàn)的時(shí)候會(huì)調(diào)用new-handler的回調(diào)函數(shù)，在new之前設(shè)置好回調(diào)函數(shù)即可。由于此方法太過麻煩，懶得研究，具體用法讀者自行查找相關(guān)資料。

重載

重載的時(shí)候，一般不重載全局的::operator new，因?yàn)槿值挠绊懱?，一般只重載類自身的Foo::operator new。

重載一般在內(nèi)存池中用的比較多，可以減少cookie

重載全局的::operator new

void *myAlloc(size_t size)
{ return malloc(size); }

void myFree(void *p)
{ free(p); }

// 下面代碼實(shí)現(xiàn)部分不重要，關(guān)鍵看接口的重載
// 它們不可以被聲明在一個(gè)namespace內(nèi)
inline void *operator new(size_t size)
{ cout << "global new()\n"; return myAlloc(size); }

inline void *operator new[](size_t size)
{ cout << "global new[]()\n"; return myAlloc(size); }

inline void operator delete(void *p)
{ cout << "global delete()\n"; return myFree(p); }

inline void operator delete[](void *p)
{ cout << "global delete[]()\n"; return myFree(p); }

重載局部的Foo::operator new

class Foo
{
public:
    void *operator new(size_t);
    void operator delete(void*);
};

需要注意的是，重載局部的new和delete必須是static的，因?yàn)閚ew調(diào)用時(shí)是內(nèi)存對(duì)象創(chuàng)建過程當(dāng)中，此時(shí)還沒有一個(gè)完整的內(nèi)存對(duì)象，無法通過對(duì)象來調(diào)用一般的函數(shù)。由于必須是static的，不管寫不寫static，編譯器都會(huì)當(dāng)成是static處理。

數(shù)組版本也是一樣的，只是都加了一個(gè)[]，這里就不再寫一次了

重載placement new

placement new的括號(hào)中不一定非要放指針，我們可以自己來定義放任意的東西。放指針的版本是標(biāo)準(zhǔn)庫中先寫好給我們用的，我們也可以通過重載placement new來自定義所放的數(shù)據(jù)，比如Foo *pf = new(300, 'c')Foo;?？梢灾剌d為多種參數(shù)形式，但多個(gè)重載的參數(shù)列形式不能重復(fù)，必須滿足普通函數(shù)重載的條件。其中第一個(gè)參數(shù)必須是size_t，用來傳遞類的大小，該參數(shù)類似于成員函數(shù)的this指針，在調(diào)用時(shí)自動(dòng)傳遞，不需要顯示傳遞。比如在Foo *pf = new(300, 'c')Foo;中，其聲明形式為void *operator new(size_t, int, char);。如果內(nèi)存不是外部申請(qǐng)好的，需要在placement new函數(shù)內(nèi)部去申請(qǐng)內(nèi)存。

重載new的時(shí)候應(yīng)該對(duì)應(yīng)重載一個(gè)相同形式的delete。但重載placement delete時(shí)需要注意，只有在placement new中產(chǎn)生異常，才會(huì)調(diào)用其對(duì)應(yīng)的placement delete函數(shù)。c++這么設(shè)計(jì)的原因是，在調(diào)用placement new函數(shù)后，如果內(nèi)存是由在placement new內(nèi)申請(qǐng)的，在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)時(shí)如果發(fā)生了異常，可以在對(duì)應(yīng)的在placement delete函數(shù)中將在placement new中申請(qǐng)的內(nèi)存釋放掉。

如果沒有對(duì)應(yīng)形式的delete，編譯器也不會(huì)報(bào)錯(cuò)，編譯器會(huì)認(rèn)為你放棄處理該形式的new中產(chǎn)生的異常（個(gè)別編譯器會(huì)給個(gè)警告）

class Foo
{
public:

    // 重載一個(gè)一般形式的operator new
    void *operator new(size_t);

    // 標(biāo)準(zhǔn)庫中placement new的重載形式
    void *operator new(size_t, void *);

    // Foo *pf = new(300, 'c')Foo;調(diào)用形式的重載方式
    void *operator new(size_t, int, char);

    // 隨便寫的一種重載形式
    void *operator new(size_t, size_t, char *, int);

    // 以下是對(duì)應(yīng)的delete
    void *operator delete(void *, size_t);
    void *operator delete(void *, void *);
    void *operator delete(void *, int, char);
    void *operator delete(void *, size_t, char *, int);
};

std::string中就是一個(gè)很好的placement new重載，有興趣的朋友可以去看string的源碼

c++ new與malloc的10點(diǎn)差別表格：

malloc給你的就好像一塊原始的土地，你要種什么需要自己在土地上來播種

而new幫你劃好了田地的分塊（數(shù)組），幫你播了種（構(gòu)造函數(shù)），還提供其他的設(shè)施給你使用:

當(dāng)然，malloc并不是說比不上new，它們各自有適用的地方。在C++這種偏重OOP的語言，使用new/delete自然是更合適的。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于c++中new和delete的文章就介紹到這了,更多相關(guān)c++中new和delete內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評(píng)論