淺析C++ new的三種面貌
1.new的三種面貌
C++中使用new運算子產生一個存在於Heap（堆）上物件時，實際上呼叫了operator new()函式和placement new()函式。在使用new建立堆物件時，我們要清楚認清楚new的三種面貌，分別是：new operator、operator new()和placement new()。
1.1new operator
new operator是C++保留的關鍵字，我們無法改變其含義，但我們可以改變new完成它功能時呼叫的兩個函式，operator new()和placement new()。也就是說我們在使用運算子new時，其最終是通過呼叫operator new()和placement new()來完成堆物件的建立工作。使用new operator時，其完成的工作有如下三步：
因此，當我們經常按照如下方式使用new operator時：
string* sp=new string(“hello world”);
實際上等價於：
//第一步：申請原始空間，行為類似於malloc void* raw=operator new(strlen(“hello world”)); //第二步：通過placement new呼叫string類的建構函式，初始化申請空間 new (raw) string(“hello world”); //第三部：返回物件指標 string* sp=static_cast<string*>(raw);
1.2operator new()
operator new()用於申請Heap空間，功能類似於C語言的庫函式malloc()，嘗試從堆上獲取一段記憶體空間，如果成功則直接返回，如果失敗則轉而去呼叫一個new handler，然後丟擲一個bad_alloc異常。operator new()的函式原型一般為
void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
具體實現如下：
void *__CRTDECL operator new(size_t size) throw (std::bad_alloc)
{
// try to allocate size bytes
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0) //申請空間
if (_callnewh(size) == 0) //若申請失敗則呼叫處理函式
{
// report no memory
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem); //#define _RAISE(x) ::std:: _Throw(x) 丟擲nomem的異常
}
return (p);
}注意：
（1）函式後新增throw表示可能會丟擲throw後括號內的異常；
（2）operator new()分為全域性和類成員。當為類成員函式時，使用new產生類物件時呼叫的則是其成員函式operator new()。如果要過載全域性的operator new會改變所有預設的operator new的方式，所以必須要注意。正如new與delete相互對應，operator new與operator delete也是一一對應，如果過載了operator new，那麼理應過載operator delete。
placement new()：
一般來說，使用new申請空間時，是從系統的堆中分配空間，申請所得空間的位置根據當時記憶體實際使用情況決定。但是，在某些特殊情況下，可能需要在程式設計師指定的特定記憶體建立物件，這就是所謂的“定位放置new”（placement new）操作。placement new()是一個特殊的operator new()，因為其是operator new()函式的過載版本，只是取了個別名叫作placement new罷了。作用是在已經獲得的堆空間上呼叫類建構函式來初始化物件，也就是定位構造物件。通常情況下，建構函式是由編譯器自動呼叫的，但是不排除程式設計師手動呼叫的可能性，比如對一塊未初始化的記憶體進行處理，獲得想要的物件，這是需要求助於placement new()。placement new()是C++標準庫的一部分，被申明在標頭檔案<new>中，其函式原型是：
void* operator new(std::size_t,void* __p);
具體實現如下：
void* operator new(std::size_t,void* __p) throw()
{
return __p;
}
注意：
（1）placement new()的函式原型不是void* placement new(std::size_t,void* __p) ;
（2）placement new只是operator new()的一個過載，多了一個已經申請好的空間，由void* __p指定；
（3）用法是new (addr) constructor()，對addr指定的記憶體空間呼叫建構函式進行初始化。為何稱為placement new，從其用法可以看出只是用於呼叫建構函式。
定位放置new操作的語法形式不同於普通的new操作。例如，一般都用如下語句A* p=new A;申請空間，而定位放置new操作則使用如下語句A* p=new (ptr) A;申請空間，其中ptr就是程式設計師指定的記憶體首地址。考察如下程式。
#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();
}
程式執行結果：
0024F924
A's constructor
0024F924
num:65
~A
閱讀以上程式，注意以下幾點。
（1）用定位放置new操作，既可以在棧(stack)上生成物件，也可以在堆（heap）上生成物件。如本例就是在棧上生成一個物件。
（2）使用語句A* p=new (mem) A;定位生成物件時，指標p和陣列名mem指向同一片儲存區。所以，與其說定位放置new操作是申請空間，還不如說是利用已經請好的空間，真正的申請空間的工作是在此之前完成的。
（3）使用語句A *p=new (mem) A;定位生成物件是，會自動呼叫類A的建構函式，但是由於物件的空間不會自動釋放（物件實際上是借用別人的空間），所以必須顯示的呼叫類的解構函式，如本例中的p->~A()。
（4）萬不得已才使用placement new，只有當你真的在意物件在記憶體中的特定位置時才使用它。例如，你的硬體有一個記憶體映像的I/O記時器裝置，並且你想放置一個Clock物件在哪那個位置。
總結：
（1）若想在堆上建立一個物件，應該用new操作符。它既分配記憶體又呼叫其建構函式進行初始化。
（2）若僅僅想分配記憶體，應該呼叫operator new(),他不會呼叫建構函式。若想定製自己在堆物件被建立時的記憶體分配過程，應該重寫自己的operator new()。
（3）若想在一塊已經獲得的記憶體空間上建立一個物件，應該用placement new。雖然在實際開發過程中，很少需要重寫operator new()，使用內建的operator new()即可完成大部分程式所需的功能。但知道這些，有助於一個C++程式猿對C++記憶體的管理有個清楚的認識。
2.瞭解delete和operator delete()
為了避免記憶體洩漏，每個動態記憶體分配必須與一個等同相反的 deallocation 對應。數operator delete與delete操作符的關係與operator new與new操作符是一樣的。delete用於使用使用new申請的空間，operator delete用於釋放operator new申請的空間（類似於malloc與free），那誰來清理placement new初始化的記憶體內容呢？唯一辦法就是呼叫物件的解構函式。
示例程式碼：
string* sp=new string(“hello world”); delete sp;
第一行程式碼在上文已經剖析，那麼當呼叫delete sp時，發生了什麼?
delete sp等價於：
ps->~string(); //用於清理記憶體內容，對應placement new operator delete(ps);//釋放記憶體空間，對應於operator new()
其中operator delete()的函式原型為：
void operator delete(void *memoryToBeDeallocated);
以上就是淺析C++ new的三種面貌的詳細內容，更多關於C++ new的資料請關注我們其它相關文章！