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C++中的new/delete與operator new/operator delete

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

new operator
（1）呼叫operator new分配足夠的空間，並呼叫相關物件的建構函式
（2）不可以被過載

operator new
（1）只分配所要求的空間，不呼叫相關物件的建構函式。當無法滿足所要求分配的空間時，則
        ->如果有new_handler，則呼叫new_handler，否則
        ->如果沒要求不丟擲異常（以nothrow引數表達），則執行bad_alloc異常，否則
        ->返回0
（2）可以被過載
（3）過載時，返回型別必須宣告為void*
（4）過載時，第一個引數型別必須為表達要求分配空間的大小（位元組），型別為size_t
（5）過載時，可以帶其它引數

delete 與 delete operator類似

#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;  //該行程式碼中的new為new operator，它將呼叫類X中的operator new，為該類的物件分配空間，然後呼叫當前例項的建構函式。
delete px; //該行程式碼中的delete為delete operator，它將呼叫該例項的解構函式，然後呼叫類X中的operator delete，以釋放該例項佔用的空間。

new operator與delete operator的行為是不能夠也不應該被改變，這是C++標準作出的承諾。而operator new與operator delete和C語言中的malloc與free對應，只負責分配及釋放空間。但使用operator new分配的空間必須使用operator delete來釋放，而不能使用free，因為它們對記憶體使用的登記方式不同。反過來亦是一樣。你可以過載operator new和operator delete以實現對記憶體管理的不同要求，但你不能過載new operator或delete operator以改變它們的行為。

為什麼有必要寫自己的operator new和operator delete？
答案通常是：為了效率。預設的operator new和operator delete具有非常好的通用性，它的這種靈活性也使得在某些特定的場合下，可以進一步改善它的效能。尤其在那些需要動態分配大量的但很小的物件的應用程式裡，情況更是如此。具體可參考《Effective C++》中的第二章記憶體管理。

Placement new的含義

placement new 是過載operator new 的一個標準、全域性的版本，它不能夠被自定義的版本代替（不像普通版本的operator new和operator delete能夠被替換）。

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

placement new的執行忽略了size_t引數，只返還第二個引數。其結果是允許使用者把一個物件放到一個特定的地方，達到呼叫建構函式的效果。和其他普通的new不同的是，它在括號裡多了另外一個引數。比如：

Widget * p = new Widget;                    //ordinary new

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

括號裡的引數ptr是一個指標，它指向一個記憶體緩衝器，placement new將在這個緩衝器上分配一個物件。Placement new的返回值是這個被構造物件的地址(比如括號中的傳遞引數)。placement new主要適用於：在對時間要求非常高的應用程式中，因為這些程式分配的時間是確定的；長時間執行而不被打斷的程式；以及執行一個垃圾收集器 (garbage collector)。

new 、operator new 和 placement new 區別

（1）new ：不能被過載，其行為總是一致的。它先呼叫operator new分配記憶體，然後呼叫建構函式初始化那段記憶體。

new 操作符的執行過程：
1. 呼叫operator new分配記憶體 ；
2. 呼叫建構函式生成類物件；
3. 返回相應指標。

（2）operator new：要實現不同的記憶體分配行為，應該過載operator new，而不是new。

operator new就像operator + 一樣，是可以過載的。如果類中沒有過載operator new，那麼呼叫的就是全域性的::operator new來完成堆的分配。同理，operator new[]、operator delete、operator delete[]也是可以過載的。

（3）placement new：只是operator new過載的一個版本。它並不分配記憶體，只是返回指向已經分配好的某段記憶體的一個指標。因此不能刪除它，但需要呼叫物件的解構函式。

如果你想在已經分配的記憶體中建立一個物件，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記憶體中（棧或者堆中）構造一個新的物件。原型中void* p實際上就是指向一個已經分配好的記憶體緩衝區的的首地址。

Placement new 存在的理由

1.用placement new 解決buffer的問題

問題描述：用new分配的陣列緩衝時，由於呼叫了預設建構函式，因此執行效率上不佳。若沒有預設建構函式則會發生編譯時錯誤。如果你想在預分配的記憶體上建立物件，用預設的new操作符是行不通的。要解決這個問題，你可以用placement new構造。它允許你構造一個新物件到預分配的記憶體上。

2.增大時空效率的問題

使用new操作符分配記憶體需要在堆中查詢足夠大的剩餘空間，顯然這個操作速度是很慢的，而且有可能出現無法分配記憶體的異常（空間不夠）。placement new就可以解決這個問題。我們構造物件都是在一個預先準備好了的記憶體緩衝區中進行，不需要查詢記憶體，記憶體分配的時間是常數；而且不會出現在程式執行中途出現記憶體不足的異常。所以，placement new非常適合那些對時間要求比較高，長時間執行不希望被打斷的應用程式。

Placement new使用步驟

在很多情況下，placement new的使用方法和其他普通的new有所不同。這裡提供了它的使用步驟。

第一步  快取提前分配

有三種方式：

1.為了保證通過placement new使用的快取區的memory alignment(記憶體佇列)正確準備，使用普通的new來分配它：在堆上進行分配
class Task ;
char * buff = new [sizeof(Task)]; //分配記憶體
(請注意auto或者static記憶體並非都正確地為每一個物件型別排列，所以，你將不能以placement new使用它們。)

2.在棧上進行分配
class Task ;
char buf[N*sizeof(Task)]; //分配記憶體

3.還有一種方式，就是直接通過地址來使用。(必須是有意義的地址)
void* buf = reinterpret_cast<void*> (0xF00F);

第二步：物件的分配

在剛才已分配的快取區呼叫placement new來構造一個物件。
Task *ptask = new (buf) Task

第三步：使用

按照普通方式使用分配的物件：

ptask->memberfunction();

ptask-> member;

//...

第四步：物件的析構

一旦你使用完這個物件，你必須呼叫它的解構函式來毀滅它。按照下面的方式呼叫解構函式：
ptask->~Task(); //呼叫外在的解構函式

第五步：釋放

你可以反覆利用快取並給它分配一個新的物件（重複步驟2，3，4）如果你不打算再次使用這個快取，你可以象這樣釋放它：delete [] buf;

跳過任何步驟就可能導致執行時間的崩潰，記憶體洩露，以及其它的意想不到的情況。如果你確實需要使用placement new，請認真遵循以上的步驟。

#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;
}