placement new讲解

2023-02-24 13:53:30

【本文链接】

http://www.cnblogs.com/hellogiser/p/placement-new.html

【分析】

首先我们区分下几个容易混淆的关键词：new、operator new、placement new

new和delete操作符我们应该都用过，它们是对堆中的内存进行申请和释放，而这两个都是不能被重载的。要实现不同的内存分配行为，需要重载operator new，而不是new和delete。

看如下代码：

class MyClass {…};

MyClass * p=new MyClass;

这里的new实际上是执行如下3个过程：

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，但是不能在全局对原型为void operator new(size_t size)这个原型进行重载，一般只能在类中进行重载。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，一般你重载了其中一个，那么最好把其余三个都重载一遍。

placement new是operator new的一个重载版本，只是我们很少用到它。如果你想在已经分配的内存中创建一个对象，使用new是不行的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中（栈或堆中）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。

我们知道使用new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间，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。

使用方法如下：

1. 缓冲区提前分配

可以使用堆的空间，也可以使用栈的空间，所以分配方式有如下两种：

class MyClass {…};
char *buf=new char[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ] ; 或者char buf[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ];

2. 对象的构造

MyClass * pClass=new(buf) MyClass;

3. 对象的销毁

一旦这个对象使用完毕，你必须显式的调用类的析构函数进行销毁对象。但此时内存空间不会被释放，以便其他的对象的构造。

pClass->~MyClass();

4. 内存的释放

如果缓冲区在堆中，那么调用delete[] buf;进行内存的释放；如果在栈中，那么在其作用域内有效，跳出作用域，内存自动释放。

注意：

1) 在C++标准中，对于placement operator new []有如下的说明： placement operator new[] needs implementation-defined amount of additional storage to save a size of array. 所以我们必须申请比原始对象大小多出sizeof(int)个字节来存放对象的个数，或者说数组的大小。

2) 使用方法第二步中的new才是placement new，其实是没有申请内存的，只是调用了构造函数，返回一个指向已经分配好的内存的一个指针，所以对象销毁的时候不需要调用delete释放空间，但必须调用析构函数销毁对象。

【代码】

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/*
    version: 1.0
    author: hellogiser
    blog: http://www.cnblogs.com/hellogiser
    date: 2014/9/20
*/

#include "stdafx.h"
#include "iostream"
#include <new> // for placement new
using namespace std;

class MyClass
{
public:
    MyClass(): m_nValue()
    {
        cout << "constructor.\n";
    }
    ~MyClass()
    {
        cout << "destructor.\n";
    }
    void SetValue(int value)
    {
        m_nValue = value;
    }
    int GetValue( )
    {
        return m_nValue;
    }
private:
    int m_nValue;
};

void test_placement_new()
{
    ;
    // create buffer
    char *buf = new char[sizeof(MyClass)*N + sizeof(int)];
    // construct object at buffer
    MyClass *pc = new(buf)MyClass();
    // do something...
);
    cout << pc->GetValue() << endl;
    // erase object
    pc->~MyClass();

// delete buffer
delete []buf;
}

int main()
{
test_placement_new();
;
}
/*
constructor.
100
destructor.
*/

【显示调用构造函数和析构函数】

显示调用构造函数

C++ Code

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MyClass *pc = (MyClass *)malloc(sizeof(MyClass));
pc->MyClass();

会出错，解决办法有2种：

第一：pc->MyClass::MyClass(); 显示调用构造函数需要加上MyClass::
第二：new(pc)MyClass(); 通过placement new来调用构造函数。

placement new的作用就是：创建对象(调用该类的构造函数)但是不分配内存，而是在已有的内存块上面创建对象。用于需要反复创建并删除的对象上，可以降低分配释放内存的性能消耗。

【构造函数】

C++ Code

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void test_constructor()
{
    //1 allocate memory
    MyClass *pc = (MyClass *)malloc(sizeof(MyClass));
    // 2 construct object by calling MyClass::Myclass()
    pc->MyClass::MyClass();  //  pc->MyClass(); is ERROR

// 2 construct object by placement new
//new(pc)MyClass();

pc->SetValue();
cout << pc->GetValue() << endl;

// 3 delete object
delete pc;
}

int main()
{
test_constructor();
;
}

/*
constructor.
100
destructor.
*/

【析构函数】

C++ Code

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void test_destructor()
{
// 1 allocate memory and construct object
MyClass *pc = new MyClass();

pc->SetValue();
cout << pc->GetValue() << endl;

// 2 erase object
pc->MyClass::~MyClass(); // pc->~MyClass(); is also OK

// 3 erase object and free memory
delete pc;
}

int main()
{
test_destructor();
;
}

/*
constructor.
100
destructor.
destructor.
*/

【参考】

http://blog.csdn.net/zhangxinrun/article/details/5940019

http://www.cnblogs.com/luxiaoxun/archive/2012/08/10/2631812.html

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