C++中placement new操作符

placement new是重载operator new的一个标准、全局的版本，它不能被自定义的版本代替（不像普通的operator new和operator delete能够被替换成用户自定义的版本）。

它的原型如下：

void *operator new( size_t, void *p ) throw()  { return p; }

首先我们区分下几个容易混淆的关键词：new、operator new、placement new

new和delete操作符我们应该都用过，它们是对堆中的内存进行申请和释放，而这两个都是不能被重载的。要实现不同的内存分配行为，需要重载operator new，而不是new和delete。

看如下代码：

class MyClass {…};

MyClass * p=new MyClass;

这里的new实际上是执行如下3个过程：

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。

operator new就像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。如果类中没有重载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[]也是可以重载的，一般你重载了其中一个，那么最好把其余三个都重载一遍。

placement new是operator new的一个重载版本，只是我们很少用到它。如果你想在已经分配的内存中创建一个对象，使用new是不行的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中（栈或堆中）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。

我们知道使用new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间，这个操作速度是很慢的，而且有可能出现无法分配内存的异常（空间不够）。placement new就可以解决这个问题。我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，不需要查找内存，内存分配的时间是常数；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非常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。

使用方法如下：

1. 缓冲区提前分配

可以使用堆的空间，也可以使用栈的空间，所以分配方式有如下两种：

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;

3. 对象的销毁

一旦这个对象使用完毕，你必须显式的调用类的析构函数进行销毁对象。但此时内存空间不会被释放，以便其他的对象的构造。

pClass->~MyClass();

4. 内存的释放

如果缓冲区在堆中，那么调用delete[] buf;进行内存的释放；如果在栈中，那么在其作用域内有效，跳出作用域，内存自动释放。

注意：

1)        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。

2)        使用方法第二步中的new才是placement new，其实是没有申请内存的，只是调用了构造函数，返回一个指向已经分配好的内存的一个指针，所以对象销毁的时候不需要调用delete释放空间，但必须调用析构函数销毁对象。

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显式调用构造函数和析构函数

今天跟同事聊天，他说到STL源码有用到显示调用析构函数。试一了一下。果然能行。

结果：

Constructors

Destructors        //这个是显示调用的析构函数

Destructors        // 这个是delete调用的析构函数

这有什么用？ 

有时候，在对象的生命周期结束前，想先结束这个对象的时候就会派上用场了。

由此想到的： 

因为我知道。

new的时候，其实做了两件事，一是：调用malloc分配所需内存，二是：调用构造函数。

delete的时候，也是做了两件事，一是：调用析造函数，二是：调用free释放内存。

所以推测构造函数也是可以显式调用的。做了个实现。

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    MyClass* pMyClass = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass));
     pMyClass->MyClass();
    // …
}

编译pMyClass->MyClass()出错：

error C2273: 'function-style cast' : illegal as right side of '->'operator

天啊，它以为MyClass是这个类型。

解决办法有两个：

第一：pMyClass->MyClass::MyClass();
第二：new(pMyClass)MyClass();

第二种用法涉及C++ placement new 的用法 。

placement new的作用就是：创建对象(调用该类的构造函数)但是不分配内存，而是在已有的内存块上面创建对象。用于需要反复创建并删除的对象上，可以降低分配释放内存的性能消耗。请查阅placement new相关资料。

显示调用构造函数有什么用？ 

有时候，你可能由于效率考虑要用到malloc去给类对象分配内存，因为malloc是不调用构造函数的，所以这个时候会派上用场了。

另外下面也是可以的，虽然内置类型没有构造函数。

int* i = (int*)malloc(sizeof(int));
new (i) int();

感觉这些奇奇怪怪的用法最好在写代码库时，为了达到某个目时去使用，不推荐应用开发时使用。

#include <iostream>
usingnamespace std;

class MyClass
{
public:
    MyClass()
    {
        cout <<"Constructors"<< endl;
    }
    ~MyClass()
    {
        cout <<"Destructors"<< endl;
    }

};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
   MyClass* pMyClass =new MyClass;
   pMyClass->~MyClass();
   delete pMyClass;

}

C++中的new、operator new与placement new

 

C++中的new/delete与operator new/operator delete

new operator/delete operator就是new和delete操作符，而operator new/operator delete是函数。

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）不可以被重载

operator new
（1）只分配所要求的空间，不调用相关对象的构造函数。当无法满足所要求分配的空间时，则
        ->如果有new_handler，则调用new_handler，否则
        ->如果没要求不抛出异常（以nothrow参数表达），则执行bad_alloc异常，否则
        ->返回0
（2）可以被重载
（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，可以带其它参数

delete 与 delete operator类似

#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，然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，然后调用类X中的operator delete，以释放该实例占用的空间。

new operator与delete operator的行为是不能够也不应该被改变，这是C++标准作出的承诺。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，因为它们对内存使用的登记方式不同。反过来亦是一样。你可以重载operator new和operator delete以实现对内存管理的不同要求，但你不能重载new operator或delete operator以改变它们的行为。

为什么有必要写自己的operator new和operator delete？
答案通常是：为了效率。缺省的operator new和operator delete具有非常好的通用性，它的这种灵活性也使得在某些特定的场合下，可以进一步改善它的性能。尤其在那些需要动态分配大量的但很小的对象的应用程序里，情况更是如此。具体可参考《Effective C++》中的第二章内存管理。

Placement new的含义

placement new 是重载operator new 的一个标准、全局的版本，它不能够被自定义的版本代替（不像普通版本的operator new和operator delete能够被替换）。

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。其结果是允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。和其他普通的new不同的是，它在括号里多了另外一个参数。比如：

Widget * p = new Widget;                    //ordinary new

pi = new (ptr) int; pi = new (ptr) int;     //placement new

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(比如括号中的传递参数)。placement new主要适用于：在对时间要求非常高的应用程序中，因为这些程序分配的时间是确定的；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)。

new 、operator new 和 placement new 区别

（1）new ：不能被重载，其行为总是一致的。它先调用operator new分配内存，然后调用构造函数初始化那段内存。

new 操作符的执行过程：
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：要实现不同的内存分配行为，应该重载operator new，而不是new。

operator new就像operator + 一样，是可以重载的。如果类中没有重载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[]也是可以重载的。

（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。因此不能删除它，但需要调用对象的析构函数。

如果你想在已经分配的内存中创建一个对象，使用new时行不通的。也就是说placement new允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，由于调用了默认构造函数，因此执行效率上不佳。若没有默认构造函数则会发生编译时错误。如果你想在预分配的内存上创建对象，用缺省的new操作符是行不通的。要解决这个问题，你可以用placement new构造。它允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操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间，显然这个操作速度是很慢的，而且有可能出现无法分配内存的异常（空间不够）。placement new就可以解决这个问题。我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，不需要查找内存，内存分配的时间是常数；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非常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使用步骤

在很多情况下，placement new的使用方法和其他普通的new有所不同。这里提供了它的使用步骤。

第一步  缓存提前分配

有三种方式：

1.为了保证通过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内存并非都正确地为每一个对象类型排列，所以，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，就是直接通过地址来使用。(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

你可以反复利用缓存并给它分配一个新的对象（重复步骤2，3，4）如果你不打算再次使用这个缓存，你可以象这样释放它：delete [] buf;

跳过任何步骤就可能导致运行时间的崩溃，内存泄露，以及其它的意想不到的情况。如果你确实需要使用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;
}

 

http://blog.csdn.net/w616589292/article/details/51044640