1.new的三種面貌

C++中使用new運(yùn)算符產(chǎn)生一個(gè)存在于Heap（堆）上對(duì)象時(shí)，實(shí)際上調(diào)用了operator new()函數(shù)和placement new()函數(shù)。在使用new創(chuàng)建堆對(duì)象時(shí)，我們要清楚認(rèn)清楚new的三種面貌，分別是：new operator、operator new()和placement new()。

1.1new operator

new operator是C++保留的關(guān)鍵字，我們無(wú)法改變其含義，但我們可以改變new完成它功能時(shí)調(diào)用的兩個(gè)函數(shù)，operator new()和placement new()。也就是說(shuō)我們?cè)谑褂眠\(yùn)算符new時(shí)，其最終是通過(guò)調(diào)用operator new()和placement new()來(lái)完成堆對(duì)象的創(chuàng)建工作。使用new operator時(shí)，其完成的工作有如下三步：

因此，當(dāng)我們經(jīng)常按照如下方式使用new operator時(shí)：

string* sp=new string(“hello world”);

實(shí)際上等價(jià)于：

//第一步：申請(qǐng)?jiān)伎臻g，行為類似于malloc
void* raw=operator new(strlen(“hello world”));
//第二步：通過(guò)placement new調(diào)用string類的構(gòu)造函數(shù)，初始化申請(qǐng)空間
new (raw) string(“hello world”);
//第三部：返回對(duì)象指針
string* sp=static_cast<string*>(raw);

1.2operator new()

operator new()用于申請(qǐng)Heap空間，功能類似于C語(yǔ)言的庫(kù)函數(shù)malloc()，嘗試從堆上獲取一段內(nèi)存空間，如果成功則直接返回，如果失敗則轉(zhuǎn)而去調(diào)用一個(gè)new handler，然后拋出一個(gè)bad_alloc異常。operator new()的函數(shù)原型一般為

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);

具體實(shí)現(xiàn)如下：

void *__CRTDECL operator new(size_t size) throw (std::bad_alloc)
{    
  // try to allocate size bytes
  void *p;
  while ((p = malloc(size)) == 0)   //申請(qǐng)空間
    if (_callnewh(size) == 0)    //若申請(qǐng)失敗則調(diào)用處理函數(shù)
    {    
      // report no memory
      static const std::bad_alloc nomem;
      _RAISE(nomem);        //#define _RAISE(x) ::std:: _Throw(x) 拋出nomem的異常
    }
  return (p);
}

注意：

（1）函數(shù)后添加throw表示可能會(huì)拋出throw后括號(hào)內(nèi)的異常；
（2）operator new()分為全局和類成員。當(dāng)為類成員函數(shù)時(shí)，使用new產(chǎn)生類對(duì)象時(shí)調(diào)用的則是其成員函數(shù)operator new()。如果要重載全局的operator new會(huì)改變所有默認(rèn)的operator new的方式，所以必須要注意。正如new與delete相互對(duì)應(yīng)，operator new與operator delete也是一一對(duì)應(yīng)，如果重載了operator new，那么理應(yīng)重載operator delete。

placement new()：

一般來(lái)說(shuō)，使用new申請(qǐng)空間時(shí)，是從系統(tǒng)的堆中分配空間，申請(qǐng)所得空間的位置根據(jù)當(dāng)時(shí)內(nèi)存實(shí)際使用情況決定。但是，在某些特殊情況下，可能需要在程序員指定的特定內(nèi)存創(chuàng)建對(duì)象，這就是所謂的“定位放置new”（placement new）操作。placement new()是一個(gè)特殊的operator new()，因?yàn)槠涫莖perator new()函數(shù)的重載版本，只是取了個(gè)別名叫作placement new罷了。作用是在已經(jīng)獲得的堆空間上調(diào)用類構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化對(duì)象，也就是定位構(gòu)造對(duì)象。通常情況下，構(gòu)造函數(shù)是由編譯器自動(dòng)調(diào)用的，但是不排除程序員手動(dòng)調(diào)用的可能性，比如對(duì)一塊未初始化的內(nèi)存進(jìn)行處理，獲得想要的對(duì)象，這是需要求助于placement new()。placement new()是C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的一部分，被申明在頭文件<new>中，其函數(shù)原型是：

void* operator new(std::size_t, void* __p);

具體實(shí)現(xiàn)如下：

void* operator new(std::size_t, void* __p) throw()
{
  return __p;
}

注意：

（1）placement new()的函數(shù)原型不是void* placement new(std::size_t, void* __p) ;
（2）placement new只是operator new()的一個(gè)重載，多了一個(gè)已經(jīng)申請(qǐng)好的空間，由void* __p指定；
（3）用法是new (addr) constructor()，對(duì)addr指定的內(nèi)存空間調(diào)用構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化。為何稱為placement new，從其用法可以看出只是用于調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。

定位放置new操作的語(yǔ)法形式不同于普通的new操作。例如，一般都用如下語(yǔ)句A* p=new A;申請(qǐng)空間，而定位放置new操作則使用如下語(yǔ)句A* p=new (ptr) A;申請(qǐng)空間，其中ptr就是程序員指定的內(nèi)存首地址?？疾烊缦鲁绦?。

#include <iostream>
using namespace std;

class A{
  int num;
public:
  A(){
    cout<<"A's constructor"<<endl;
  }

  ~A(){
    cout<<"~A"<<endl;
  }
  void show(){
    cout<<"num:"<<num<<endl;
  }
};

int main(){
  char mem[100];
  mem[0]='A';
  mem[1]='\0';
  mem[2]='\0';
  mem[3]='\0';
  cout<<(void*)mem<<endl;
  A* p=new (mem) A;
  cout<<p<<endl;
  p->show();
  p->~A();
  getchar();
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

0024F924
A's constructor
0024F924
num:65
~A

閱讀以上程序，注意以下幾點(diǎn)。

（1）用定位放置new操作，既可以在棧(stack)上生成對(duì)象，也可以在堆（heap）上生成對(duì)象。如本例就是在棧上生成一個(gè)對(duì)象。

（2）使用語(yǔ)句A* p=new (mem) A;定位生成對(duì)象時(shí)，指針p和數(shù)組名mem指向同一片存儲(chǔ)區(qū)。所以，與其說(shuō)定位放置new操作是申請(qǐng)空間，還不如說(shuō)是利用已經(jīng)請(qǐng)好的空間，真正的申請(qǐng)空間的工作是在此之前完成的。

（3）使用語(yǔ)句A *p=new (mem) A;定位生成對(duì)象是，會(huì)自動(dòng)調(diào)用類A的構(gòu)造函數(shù)，但是由于對(duì)象的空間不會(huì)自動(dòng)釋放（對(duì)象實(shí)際上是借用別人的空間），所以必須顯示的調(diào)用類的析構(gòu)函數(shù)，如本例中的p->~A()。

（4）萬(wàn)不得已才使用placement new，只有當(dāng)你真的在意對(duì)象在內(nèi)存中的特定位置時(shí)才使用它。例如，你的硬件有一個(gè)內(nèi)存映像的I/O記時(shí)器設(shè)備，并且你想放置一個(gè)Clock對(duì)象在哪那個(gè)位置。

總結(jié)：

（1）若想在堆上建立一個(gè)對(duì)象，應(yīng)該用new操作符。它既分配內(nèi)存又調(diào)用其構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化。
（2）若僅僅想分配內(nèi)存，應(yīng)該調(diào)用operator new(),他不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。若想定制自己在堆對(duì)象被建立時(shí)的內(nèi)存分配過(guò)程，應(yīng)該重寫自己的operator new()。
（3）若想在一塊已經(jīng)獲得的內(nèi)存空間上建立一個(gè)對(duì)象，應(yīng)該用placement new。雖然在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，很少需要重寫operator new()，使用內(nèi)置的operator new()即可完成大部分程序所需的功能。但知道這些，有助于一個(gè)C++程序猿對(duì)C++內(nèi)存的管理有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。

2.了解delete和operator delete()

為了避免內(nèi)存泄漏，每個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配必須與一個(gè)等同相反的 deallocation 對(duì)應(yīng)。數(shù)operator delete與delete操作符的關(guān)系與operator new與new操作符是一樣的。delete用于使用使用new申請(qǐng)的空間，operator delete用于釋放operator new申請(qǐng)的空間（類似于malloc與free），那誰(shuí)來(lái)清理placement new初始化的內(nèi)存內(nèi)容呢？唯一辦法就是調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)。

示例代碼：

string* sp=new string(“hello world”);
delete sp;

第一行代碼在上文已經(jīng)剖析，那么當(dāng)調(diào)用delete sp時(shí)，發(fā)生了什么?

delete sp等價(jià)于：

ps->~string(); //用于清理內(nèi)存內(nèi)容，對(duì)應(yīng)placement new
operator delete(ps);//釋放內(nèi)存空間，對(duì)應(yīng)于operator new()

其中operator delete()的函數(shù)原型為：

void operator delete(void *memoryToBeDeallocated);

以上就是淺析C++ new的三種面貌的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++ new的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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