new 與 operator new,placement new

"placement new"? Embarrassed它到底是什麼東東呀?我也是最近幾天才聽說,看來對於C++我還差很遠呀!placement new 是重載operator new的一個標準、全局的版本,它不能被自定義的版本代替(不像普通的operator new和operator delete能夠被替換成用戶自定義的版本)。

它的原型如下:
void *operator new( size_t, void *p ) throw()  { return p; }

首先我們區分下幾個容易混淆的關鍵詞:new、operator new、placement new
new和delete操作符我們應該都用過,它們是對中的內存進行申請和釋放,而這兩個都是不能被重載的。要實現不同的內存分配行爲,需要重載operator new,而不是new和delete。I dont know

看如下代碼:
class MyClass {…};
MyClass * p=new MyClass;

這裏的new實際上是執行如下3個過程:


1. 調用operator new分配內存 ;2. 調用構造函數生成類對象;3. 返回相應指針。

operator new就像operator+一樣,是可以重載的,但是不能在全局對原型爲void operator new(size_t size)這個原型進行重載,一般只能在類中進行重載。如果類中沒有重載operator new,那麼調用的就是全局的::operator new來完成堆的分配。同理,operator new[]、operator delete、operator delete[]也是可以重載的,一般你重載的其中一個,那麼最後把其餘的三個都重載一遍。

至於placement new纔是本文的重點。其實它也只是operator new的一個重載的版本,只是我們很少用到它。如果你想在已經分配的內存中創建一個對象,使用new時行不通的。也就是說placement new允許你在一個已經分配好的內存中(棧或者堆中)構造一個新的對象。原型中void*p實際上就是指向一個已經分配好的內存緩衝區的的首地址。

我們知道使用new操作符分配內存需要在堆中查找足夠大的剩餘空間,這個操作速度是很慢的,而且有可能出現無法分配內存的異常(空間不夠)。placement new就可以解決這個問題。我們構造對象都是在一個預先準備好了的內存緩衝區中進行,不需要查找內存,內存分配的時間是常數;而且不會出現在程序運行中途出現內存不足的異常。所以,placement new非常適合那些對時間要求比較高,長時間運行不希望被打斷的應用程序。

使用方法如下:
1. 緩衝區提前分配
可以使用堆的空間,也可以使用棧的空間,所以分配方式有如下兩種:
class MyClass {…};
char *buf=new char[N*sizeof(MyClass)+sizeof(int)];或者char buf[N*sizeof(MyClass)+sizeof(int)];

2. 對象的構造
MyClass * pClass=new(buf) MyClass;

3. 對象的銷燬
一旦這個對象使用完畢,
你必須顯式的調用類的析構函數進行銷燬對象。但此時內存空間不會被釋放,以便其他的對象的構造。
pClass->~MyClass();

4. 內存的釋放
如果緩衝區在堆中,那麼調用delete[] buf;進行內存的釋放;如果在棧中,那麼在其作用域內有效,跳出作用域,內存自動釋放。

注意:

  • 在C++標準中,對於placement operator new []有如下的說明: placement operator new[] needs implementation-defined amount of additional storage to save a size of array. 所以我們必須申請比原始對象大小多出sizeof(int)個字節來存放對象的個數,或者說數組的大小。
  • 使用方法第二步中的new纔是placement new,其實是沒有申請內存的,只是調用了構造函數,返回一個指向已經分配好的內存的一個指針,所以對象銷燬的時候不需要調用delete釋放空間,但必須調用析構函數銷燬對象。

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