C++中的new、operator new与placement new

new operator

new operator是我们常用的new。

new 和 delete 是用来在 堆上申请和释放空间的 ，是 C++ 定义的 关键字，和 sizeof 一样。

实际 new / delete 和 malloc / free 最大的区别是，前者对于 自定义类型 除了可以开辟空间，还会调用构造和析构函数

1. 分配内存,如果类A重载了operator new，那么将调用A::operator new(size_t )来完成，如果没有重载，就调用::operator new(size_t )，即全局new操作符来完成

2. 调用构造函数生成类对象；

3. 返回相应指针

1.operator new、operator delete就是对malloc和free的封装

2.operator new中调用malloc开辟空间失败后，改为抛异常处理，这种处理更符合C++处理错误的方式

new 的原理

Ⅰ. 调用 operator new 函数申请空间

Ⅱ. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

delete 的原理

Ⅰ. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作

Ⅱ. 调用 operator delete 函数释放对象的空间

new T[N] 的原理

Ⅰ. 调用 operator new[] 函数，在 operator new[] 中实际调用 operator new 函数完成 N 个对象空间的申请

Ⅱ. 在申请的空间上执行 N 次构造函数

delete[] 的原理

Ⅰ. 在释放的对象空间上执行 N 次析构函数，完成 N 个对象中资源的清理

Ⅱ. 调用 operator delete[] 释放空间，实际在 operator delete[] 中调用 operator delete 来释放空间

operator new

operator new是一个操作符，和+ -操作符一样，作用是分配空间。我们可以重写它们，修改分配空间的方式。

operator new返回值必须是void*。第一个参数必须是size_t

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);  
void* operator new (std::size_t size, const std::nothrow_t& nothrow_constant) throw(); 

在下面的例子中，我们使用重载了三个operator new方法， 并分别调用。

#include <iostream>
#include <string>
#include <malloc.h>
using namespace std;//student class
class Stu
{
public:Stu(string name, int age){cout << "call Stu class constructor" << endl; name_ = name;age_ = age;};
public:void print() const{cout << "name = " << name_ << std::endl;cout<< "age = " << age_ << std::endl;};void* operator new(size_t size){std::cout << "call operator new" << std::endl;return malloc(size);}void* operator new(size_t size, int num){std::cout << "call operator new with int" << std::endl;return malloc(size);} void* operator new(size_t size, char c){std::cout << "call operator new with char" << std::endl;return malloc(size);}      
private:string name_;int age_;
};
int main()
{Stu* stu1 = new Stu("a", 10);Stu* stu2 = new(1) Stu("a", 10);Stu* stu3 = new('c') Stu("a", 10);
}

placement new

placement new是operator new的一种重载形式，其作用是可以在指定的内存地址创建对象。

placement new返回值必须是void*。第一个参数必须是size_t， 第二个参数是void*。

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

下面的是一个关于placement new的调用例子:

#include <iostream>
#include <string>
#include <malloc.h>
using namespace std;//student class
class Stu
{
public:Stu(string name, int age){name_ = name;age_ = age;};
public:void print() const{cout << "name = " << name_ << std::endl;cout<< "age = " << age_ << std::endl;};void* operator new(size_t size, void* p){std::cout << "placement new" << std::endl;return p;};    
private:string name_;int age_;
};
int main()
{void* stu1 = (Stu*)malloc(sizeof(Stu));new (stu1) Stu("stu1", 10);((Stu*)stu1)->print();
}

由于placement new可以在一个指定的位置创建对象，因此在STL中有很广泛的运用， 例子vector容器初始化的时候，会使用allocator申请一定的内存，当使用push_back放入对象时， 就可以使用placement new在申请的位置创建对象。

结论

对于new， operator new 和 placement new三者的区别， 我们总结如下：

new：

new是一个关键字，不能被重载。

new 操作符的执行过程如下：

• 调用operator new分配内存 ；

• 调用构造函数生成类对象；

• 返回相应指针。

operator 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。

placement new：

placement new和operator new并没有本质区别。它们都是operator new操作符的重载，只是参数不相同。

placement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。