C++中的new,operator new与placement new

如下是C++中的new,operator new与placement new进行了详细的说明介绍,须要的朋友能够过来参考下
 
 

new operator/delete operator就是new和delete操做符,而operator new/operator delete是函数。ios

new operator
(1)调用operator new分配足够的空间,并调用相关对象的构造函数
(2)不能够被重载数组

operator new
(1)只分配所要求的空间,不调用相关对象的构造函数。当没法知足所要求分配的空间时,则
        ->若是有new_handler,则调用new_handler,不然
        ->若是没要求不抛出异常(以nothrow参数表达),则执行bad_alloc异常,不然
        ->返回0
(2)能够被重载
(3)重载时,返回类型必须声明为void*
(4)重载时,第一个参数类型必须为表达要求分配空间的大小(字节),类型为size_t
(5)重载时,能够带其它参数缓存

delete 与 delete operator相似。函数

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
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);
 }
private:
 int num;
}
int main() {
  X *px=new("A new class") X;
  delete px;
  return 0;
}

  X* px = new X;  //该行代码中的new为new operator,它将调用类X中的operator new,为该类的对象分配空间,而后调用当前实例的构造函数。
delete px; //该行代码中的delete为delete operator,它将调用该实例的析构函数,而后调用类X中的operator delete,以释放该实例占用的空间。性能

 

new operator与delete operator的行为是不可以也不该该被改变,这是C++标准做出的承诺。而operator new与operator delete和C语言中的malloc与free对应,只负责分配及释放空间。但使用operator new分配的空间必须使用operator delete来释放,而不能使用free,由于它们对内存使用的登记方式不一样。反过来亦是同样。你能够重载operator new和operator delete以实现对内存管理的不一样要求,但你不能重载new operator或delete operator以改变它们的行为。spa

为何有必要写本身的operator new和operator delete?
答案一般是:为了效率。缺省的operator new和operator delete具备很是好的通用性,它的这种灵活性也使得在某些特定的场合下,能够进一步改善它的性能。尤为在那些须要动态分配大量的但很小的对象的应用程序里,状况更是如此。具体可参考《Effective C++》中的第二章内存管理。指针

Placement new的含义
placement new 是重载operator new 的一个标准、全局的版本,它不可以被自定义的版本代替(不像普通版本的operator new和operator delete可以被替换)。
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。其结果是容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。和其余普通的new不一样的是,它在括号里多了另一个参数。好比:对象

Widget * p = new Widget;                    //ordinary new
pi = new (ptr) int; pi = new (ptr) int;     //placement new
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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(好比括号中的传递参数)。placement new主要适用于:在对时间要求很是高的应用程序中,由于这些程序分配的时间是肯定的;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)。队列

new 、operator new 和 placement new 区别
(1)new :
不能被重载,其行为老是一致的。它先调用operator new分配内存,而后调用构造函数初始化那段内存。

new 操做符的执行过程:
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。

(2)operator new:要实现不一样的内存分配行为,应该重载operator new,而不是new。
operator new就像operator + 同样,是能够重载的。若是类中没有重载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[]也是能够重载的。

(3)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。所以不能删除它,但须要调用对象的析构函数。

若是你想在已经分配的内存中建立一个对象,使用new时行不通的。也就是说placement new容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。

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,因为调用了默认构造函数,所以执行效率上不佳。若没有默认构造函数则会发生编译时错误。若是你想在预分配的内存上建立对象,用缺省的new操做符是行不通的。要解决这个问题,你能够用placement new构造。它容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操做符分配内存须要在堆中查找足够大的剩余空间,显然这个操做速度是很慢的,并且有可能出现没法分配内存的异常(空间不够)。placement new就能够解决这个问题。咱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,不须要查找内存,内存分配的时间是常数;并且不会出如今程序运行中途出现内存不足的异常。因此,placement new很是适合那些对时间要求比较高,长时间运行不但愿被打断的应用程序。

Placement new使用步骤
在不少状况下,placement new的使用方法和其余普通的new有所不一样。这里提供了它的使用步骤。

第一步  缓存提早分配

有三种方式:

1.为了保证经过placement new使用的缓存区的memory alignment(内存队列)正确准备,使用普通的new来分配它:在堆上进行分配
class Task ;
char * buff = new [sizeof(Task)]; //分配内存
(请注意auto或者static内存并不是都正确地为每个对象类型排列,因此,你将不能以placement new使用它们。)

2.在栈上进行分配
class Task ;
char buf[N*sizeof(Task)]; //分配内存

3.还有一种方式,就是直接经过地址来使用。(必须是有意义的地址)
void* buf = reinterpret_cast<void*> (0xF00F);

第二步:对象的分配

在刚才已分配的缓存区调用placement new来构造一个对象。
Task *ptask = new (buf) Task

第三步:使用

按照普通方式使用分配的对象:

ptask->memberfunction();

ptask-> member;

//...

第四步:对象的析构

一旦你使用完这个对象,你必须调用它的析构函数来毁灭它。按照下面的方式调用析构函数:
ptask->~Task(); //调用外在的析构函数

第五步:释放

你能够反复利用缓存并给它分配一个新的对象(重复步骤2,3,4)若是你不打算再次使用这个缓存,你能够象这样释放它:delete [] buf;

跳过任何步骤就可能致使运行时间的崩溃,内存泄露,以及其它的意想不到的状况。若是你确实须要使用placement new,请认真遵循以上的步骤。

#include <iostream>
using namespace std;
class X {
public:
    X() { cout<<"constructor of X"<<endl; }
    ~X() { cout<<"destructor of X"<<endl;}
    void SetNum(int n) {
        num = n;
    }
    int GetNum() {
        return num;
    }
private:
    int num;
};
int main() {
    char* buf = new char[sizeof(X)];
    X *px = new(buf) X;
    px->SetNum(10);
    cout<<px->GetNum()<<endl;
    px->~X();
    delete []buf;
    return 0;
}
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