placement new --特殊的内存分配

placement new 是 C++ 中的一种特殊的内存分配技术，用来在指定的内存地址上直接构造对象。与普通的 new 运算符不同，placement new 并不分配新的内存，而是在已经分配好的内存上调用对象的构造函数。

placement new 的典型使用场景

当需要完全控制内存分配和释放时，程序员可以使用 placement new 来精确地在某一块已经分配的内存区域内构造对象。

placement new 的语法

placement new 的语法是通过将内存地址传递给 new 运算符来指定内存位置：

#include <iostream>
#include <new>  // 必须包含 <new> 头文件以使用 placement new

class MyClass {
public:
    MyClass(int value) : value_(value) {
        std::cout << "Constructor called, value = " << value_ << std::endl;
    }
    ~MyClass() {
        std::cout << "Destructor called" << std::endl;
    }

private:
    int value_;
};

int main() {
    // 分配一块足够大的内存
    char buffer[sizeof(MyClass)];

    // 在 buffer 上使用 placement new 构造对象
    MyClass* obj = new (buffer) MyClass(42);

    // 显式调用析构函数
    obj->~MyClass();

    return 0;
}

代码说明

1. 分配内存：我们分配了一块大小为 sizeof(MyClass) 的内存 buffer。

2. placement new：通过 new (buffer) MyClass(42)，我们在 buffer 指向的内存位置上构造了一个 MyClass 对象，并传递了参数 42 给它的构造函数。

3. 析构函数：placement new 不管理内存的释放，因此必须显式调用析构函数来释放对象占用的资源。
   在 C++ 中，析构函数通常不需要显式调用，因为它们是自动管理对象生命周期的一部分。然而，有几种情况可能需要注意：

4. 手动管理内存：

   • 当使用 placement new 时，需要显式调用析构函数来正确销毁对象。

   #include <new> // for placement new
   
   char buffer[sizeof(MyClass)];
   MyClass* obj = new (buffer) MyClass(); // placement new
   obj->~MyClass(); // 显式调用析构函数
   

5. 自定义内存管理：

   • 在自定义内存池或对象池中，可能需要手动调用析构函数以回收资源。

一般情况下，C++ 提供的自动内存管理已经足够，显式调用析构函数是少数特定情况下的需求。

new 和 delete：

在标准的 C++ 内存分配和对象构造中，new 和 delete 负责两个步骤：
分配内存：new 操作符会调用内存分配函数（例如 operator new），为对象分配所需的内存。
构造对象：分配内存后，new 会调用对象的构造函数来初始化对象。
析构对象：delete 操作符会先调用对象的析构函数，释放资源，然后释放内存。

• 普通 new：分配内存并调用构造函数。
• placement new：使用预先分配好的内存调用构造函数，不分配新的内存。

注意事项

1. 手动管理内存：使用 placement new 时，程序员必须手动管理内存的分配和释放，包括显式调用析构函数。这意味着使用不当可能会导致内存泄漏或未定义行为。
2. 对齐问题：确保所提供的内存块满足对象的对齐要求。如果提供的内存没有正确对齐，可能会导致错误。
3. 重复使用内存：使用 placement new 时，不能直接复用已存在的内存来构造另一个对象，除非你显式地调用旧对象的析构函数。

总结

placement new 允许你在预先分配的内存上构造对象，它提供了灵活的内存管理能力，但也增加了程序员管理内存的复杂性。在高性能、嵌入式系统或自定义内存管理场景中，它是一种非常有用的工具。