new 、operator new 和 placement new

2024-03-12 10:27:20

一、原生operator new

　　我们先从原生operator new开始。考虑如下代码，它用来分配5个int型的空间并返回指向他们的指针[1]：

　　int* v = static_cast<int*>(::operator new(5 * sizeof(*v)));

　　当像如上的调用，operator new扮演原生的内存分配角色，类似malloc。上面等价于：

　　int* v = static_cast<int*>(malloc(5 * sizeof(*v)));

　　释放用operator new分配的内存用operator delete：

　　::operator delete(v);

二、placement new的含义

　　placement new 是重载operator new 的一个标准、全局的版本，它不能够被自定义的版本代替（不像普通版本的operator new 和 operator delete能够被替换）。

　　void *operator new( size_t, void *p ) throw() { return p; }

　　placement new的执行忽略了size_t参数，只返还第二个参数。其结果是允许用户把一个对象放到一个特定的地方，达到调用构造函数的效果。

　　和其他普通的new不同的是，它在括号里多了另外一个参数。比如：
　　Widget * p = new Widget; - - - - - - - - - //ordinary new
　　pi = new (ptr) int;　　　　　　　　　　　　 //placement new

　　括号里的参数ptr是一个指针，它指向一个内存缓冲器，placement new将在这个缓冲器上分配一个对象。Placement new的返回值是这个被构造对象的地址(比如括号中的传递参数)。placement new主要适用于：在对时间要求非常高的应用程序中，因为这些程序分配的时间是确定的；长时间运行而不被打断的程序；以及执行一个垃圾收集器 (garbage collector)。

三、new 、operator new 和 placement new 区别

　　new ：不能被重载，其行为总是一致的。它先调用operator new分配内存，然后调用构造函数初始化那段内存。

　　operator new：要实现不同的内存分配行为，应该重载operator new，而不是new。

　　delete和operator delete类似。

　　delete首先调用对象的析构函数，然后调用operator delete释放掉所使用的内存。

　　placement new：只是operator new重载的一个版本。它并不分配内存，只是返回指向已经分配好的某段内存的一个指针。因此不能删除它，但需要调用对象的析构函数。

四、 new 操作符的执行过程

　　(1). 调用operator new分配内存；
　　(2). 调用构造函数生成类对象；
　　(3). 返回相应指针。

　　operator new 就像operator+一样，是可以重载的。如果类中没有重载operator new，那么调用的就是全局的::operator new来完成堆的分配。同理，operator new[]、operator delete、operator delete[]也是可以重载的，其实 placement new也是operator new的一个重载的版本，只是很少用而已。如果你想在已经分配的内存中创建一个对象，使用new时行不通的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中（栈或者堆中）构造一个新的对象。原型中void*p实际上就是指向一个已经分配好的内存缓冲区的的首地址。

五、 Placement new 存在的理由

　　(1).用Placement new 解决buffer的问题
　　问题描述：用new分配的数组缓冲时，由于调用了默认构造函数，因此执行效率上不佳。若没有默认构造函数则会发生编译时错误。如果你想在预分配的内存上创建对象，　　　用缺省的new操作符是行不通的。要解决这个问题，你可以用placement new构造。它允许你构造一个新对象到预分配的内存上。

　　(2).增大时空效率的问题

　　使用new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间，显然这个操作速度是很慢的，而且有可能出现无法分配内存的异常（空间不够）。
　　placement new 就可以解决这个问题。我们构造对象都是在一个预先准备好了的内存缓冲区中进行，不需要查找内存，内存分配的时间是常数；而且不会出现在程序运行中途出现内存不足的异常。所以，placement new非常适合那些对时间要求比较高，长时间运行不希望被打断的应用程序。

六、实例

 #include<stdio.h>

 char* buffer[];

 class LinearAllocator

 {

 public:

     void* alloc(size_t){

         return buffer;

     }

 };

 class DisplayListOp {

 public:

     DisplayListOp(int a, int b){

         printf("a = %d  b = %d\n", a, b);

     }

     static void operator delete(void* ptr,int param) {

         printf("delete param = %d\n", param);

     };

     static void operator delete(void* ptr) {

         printf("delete no param \n");

     };

     static void* operator new(size_t size, LinearAllocator& allocator,int param) {

         printf("operator new param = %d\n", param);

         return allocator.alloc(size);

     }

 };

 int main()

 {

     LinearAllocator lineAlloc;

     DisplayListOp* pw = new (lineAlloc, ) DisplayListOp(,);

     delete pw;

     return ;

 }

　　结果

operator new param =

a =   b =

delete no param

　　由上面的例子及结果可以推断

　　　　new (lineAlloc, 11) DisplayListOp(12,13)
　上述表达式中 第一个括号内不参数传递给operator new 函数， 第二个括号内的参数传递给类的构造函数
　如果 static void operator delete(void* ptr)操作，则采用该重载函数

参考：

[1]. C++ 内存分配(new，operator new)详解 : http://blog.csdn.net/wudaijun/article/details/9273339

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