C++中的opeartor?new和placement?new使用步驟

更新時間：2022年10月18日 13:11:49 作者：Z.0103

這篇文章主要介紹了C++中的opeartor?new和placement?new詳解,在很多情況下，placement?new的使用方法和其他普通的new有所不同。這里提供了它的使用步驟，需要的朋友可以參考下

new做了哪些：

在c++中，對new的調(diào)用時，new完成的工作通常是有以下幾步：

調(diào)用operator new函數(shù)分配出內(nèi)存待用對象的構造方法構造出對象返回該對象的指針

operator new
（1）只分配所要求的空間，不調(diào)用相關對象的構造函數(shù)。當無法滿足所要求分配的空間時，則
->如果有new_handler，則調(diào)用new_handler，否則
->如果沒要求不拋出異常（以nothrow參數(shù)表達），則執(zhí)行bad_alloc異常，否則
->返回0
（2）可以被重載
（3）重載時，返回類型必須聲明為void*
（4）重載時，第一個參數(shù)類型必須為表達要求分配空間的大小（字節(jié)），類型為size_t
（5）重載時，可以帶其它參數(shù)

opeartor new重載測試

class X
{
public:
    X() { cout<<"constructor of X"<<endl;}
    ~X() { cout<<"destructor of X"<<endl;}
    void* operator new(size_t size,string str)
    {
        cout<<"operator new size "<<size<<" with string "<<str<<endl;
        return ::operator new(size);
    }

    void operator delete(void* pointee)
    {
        cout<<"operator delete"<<endl;
        ::operator delete(pointee);		//調(diào)用全局的 operator delete函數(shù)
    }
private:
    int num;
};

int main()
{
    X *px = new("A new") X;
    delete px;
    return 0;
}

// 輸出結果
// operator new size 4 with string A new
// constructor of X
// destructor of X
// operator delete

那么為什么要重載operator new函數(shù)呢？首先第一點當然是因為new作為一種操作符是不能被重載的，而作為new中重要的一環(huán)：分配內(nèi)存，重載operatir new就變的一種必要的操作了。全局opeartor new在分配內(nèi)存時，實際上也是對malloc的一層包裝，在進行大量次數(shù)的內(nèi)存分配時容易出現(xiàn)內(nèi)存碎片的問題，通過重載operator new函數(shù)可以自定的將內(nèi)存分配在獨立出來的一塊內(nèi)存區(qū)域，可以更高效率的實現(xiàn)內(nèi)存分配的管理，同時也可以有效減少內(nèi)存碎片化以及不易與管理的問題。

重載operator new函數(shù)還有很多的用途，比如，他可以幫助我們查找內(nèi)存泄漏，在c++中，內(nèi)存泄漏是痛中之痛，重載該函數(shù)并與宏定義相配合可以很好的檢測出內(nèi)存泄漏的地方在哪里。相關文章鏈接：http://www.dbjr.com.cn/article/41939.htm

placement new

placement new是operator new的一個重載版本，他的作用是可以將一個對象分配到指定的內(nèi)存空間。實現(xiàn)代碼如下：

void* operator new(std::size_t, void* __p) throw()
{
    return __p;
}

placement new 只是operator new的一個重載版本，只是起了一個別名而已.
代碼示例：

class A{
    int num;
public:
    A(){
        cout<<"A's constructor"<<endl;
    }

    ~A(){
        cout<<"~A"<<endl;
    }
    void show(){
        cout<<"num:"<<num<<endl;
    }
};


int main()
{
	char* mem;
	cout << (void*)mem << endl;
	A* a = new(mem) A;
	cout << (void*)a << endl;
	return 0;
}

// 0x104e570ac
// A's constructor
// 0x104e570ac

閱讀以上程序，注意以下幾點。
（1）用定位放置new操作，既可以在棧(stack)上生成對象，也可以在堆（heap）上生成對象。如本例就是在棧上生成一個對象。

（2）使用語句A* p=new (mem) A;定位生成對象時，指針p和數(shù)組名mem指向同一片存儲區(qū)。所以，與其說定位放置new操作是申請空間，還不如說是利用已經(jīng)請好的空間，真正的申請空間的工作是在此之前完成的。

（3）使用語句A *p=new (mem) A;定位生成對象是，會自動調(diào)用類A的構造函數(shù)，但是由于對象的空間不會自動釋放（對象實際上是借用別人的空間），所以必須顯示的調(diào)用類的析構函數(shù)，如本例中的p->~A()。

（4）萬不得已才使用placement new，只有當你真的在意對象在內(nèi)存中的特定位置時才使用它。例如，你的硬件有一個內(nèi)存映像的I/O記時器設備，并且你想放置一個Clock對象在哪那個位置。

在一些高效率的程序中，往往會開辟出一塊獨立的內(nèi)存空間配合placement new來實現(xiàn)高效率的內(nèi)存釋放與配置，如在SGI STL的內(nèi)存配置函數(shù)allocate 與 deallcate函數(shù)，以及大名鼎鼎的memory pool技術都很大程度上依靠了placement new定位創(chuàng)建對象。在快速的內(nèi)存分配與釋放的過程中這是一個非常實用的方法。

Placement new使用步驟

在很多情況下，placement new的使用方法和其他普通的new有所不同。這里提供了它的使用步驟。

第一步緩存提前分配

有三種方式：

1.為了保證通過placement new使用的緩存區(qū)的memory alignment(內(nèi)存隊列)正確準備，使用普通的new來分配它：在堆上進行分配

class Task ;
char * buff = new [sizeof(Task)]; //分配內(nèi)存
(請注意auto或者static內(nèi)存并非都正確地為每一個對象類型排列，所以，你將不能以placement new使用它們。)

2.在棧上進行分配

class Task ;
char buf[N*sizeof(Task)]; //分配內(nèi)存

3.還有一種方式，就是直接通過地址來使用。(必須是有意義的地址)

void* buf = reinterpret_cast<void*> (0xF00F);

第二步：對象的分配

在剛才已分配的緩存區(qū)調(diào)用placement new來構造一個對象。

Task *ptask = new (buf) Task

第三步：使用

按照普通方式使用分配的對象：

ptask->memberfunction();
ptask-> member;
//...

第四步：對象的析構

一旦你使用完這個對象，你必須調(diào)用它的析構函數(shù)來毀滅它。按照下面的方式調(diào)用析構函數(shù)：

ptask->~Task(); //調(diào)用外在的析構函數(shù)，顯式調(diào)用！

第五步：釋放

你可以反復利用緩存并給它分配一個新的對象（重復步驟2，3，4）如果你不打算再次使用這個緩存，你可以象這樣釋放它：

delete [] buf;

總結：

（1）若想在堆上建立一個對象，應該用new操作符。它既分配內(nèi)存又調(diào)用其構造函數(shù)進行初始化。
（2）若僅僅想分配內(nèi)存，應該調(diào)用operator new(),他不會調(diào)用構造函數(shù)。若想定制自己在堆對象被建立時的內(nèi)存分配過程，應該重寫自己的operator new()。
（3）若想在一塊已經(jīng)獲得的內(nèi)存空間上建立一個對象，應該用placement new。在實際開發(fā)過程中，這種寫法一般在高性能高穩(wěn)定場景下使用。本文主要是為了更好的理解STL源碼中alloator的內(nèi)存管理行為所寫。

理解可能并不規(guī)范，表達也會有所紕漏。