c++中new/operator new/placement new

1. new/delete

    c++中的new（和对应的delete）是对堆内存进行申请和释放，且两个都不能被重载。

2. operator new/operator delete

    c++中如果想要实现不同的内存分配行为，需要重载operator new，operator delete。operator new和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(operator new)。同理，operator new[], operator delete, operator delete[]也是可以重载的，一般在重载了其中一个之后，最好将其他三个都重载一遍。

    class MyClass{
    ....
    };
    MyClass* p = new MyClass;

 

这里的new实际执行三个过程： 
（1）调用operator new分配内存 
（2）调用构造函数构造类对象 
（3）返回指针 
    在类中可以对operator new进行重载，如果类中没有重载operator new，则在new一个对象的时候，调用的是全局的::operator new来完成堆的分配。

3. placement new

    placement new 是operator new的一个重载版本，placement new允许在一个已经分配好的内存块（堆或者栈）中创建一个对象。原型中void*p实际指向一个已经分配好的内存缓冲区的首地址。 
    new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间，这个操作速度很慢，而且有可能出现无法分配内存的异常。placement new构造对象都是在一个预先准备好的内存缓冲区中进行，不需要查找内存，内存分配的时间为常数；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。

placement new的使用方法： 
（1）缓冲区提前分配 
可以使用堆空间，也可以使用栈空间。

    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; //placement new

 

（3）对象的销毁 
一旦对象使用完毕，必须显式的调用析构函数来销毁对象。但此时内存空间不会被释放，以便其他对象的构造。

pClass->~MyClass(); //显式调用析构

 

（4）内存的释放 
如果缓冲区在堆中，则调用delete[] buf进行释放；如果在栈中，当跳出作用域之后，内存自动释放。

    虽然内置类型没有构造函数，但也可以使用placement new
    int* i = (int*)malloc(sizeof(int));
    new (i) int();

 

注意 
    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。