浅谈new operator、operator new和placement new

浅谈new operator、operator new和placement new

C++中使用new来产生一个存在于heap（堆）上对象时，实际上是调用了operator new函数和placement new函数。new即new operator，是C++保留的关键字，我们无法改变其含义，但我们可以改变new完成它功能时调用的两个函数，operator new()和placement new()。operator new()用于申请heap空间，功能类似于malloc()，placement new()用于在已经获得的堆空间上调用类构造函数。
例如代码：

string* sp=new string(“hello world”);

等价于：

string* sp=NULL;
sp =operator new(strlen(“hello world”));//申请空间，行为类似于malloc
new (sp) string(“hello world”);//调用string类的构造函数，初始化申请空间

operator new()的函数原型：

void* operator new(size_t sz);

示例代码如下：

void* operator new(size_t sz) throw(std::bad_alloc)
{
  cerr << "allocating " << sz << " bytesn "<<endl;
  void* mem = malloc(sz);
  if (mem)
    return mem;
  else
    throw std::bad_alloc();
}

注意：
1. 函数后添加throw表示可能会抛出throw后括号内的异常。
2. operator new()分为全局和类成员。当为类成员函数时，使用new产生类对象时调用的则是其成员函数operator new()。

placement new()的函数原型是：

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

示例代码如下：

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

注意：
1. placement new()的函数原型不是void* placement new(std::size_t, void* __p);
2. placement new只是operator new()的一个重载，多了一个已经申请好的空间，由void* __p指定。
3. 用法是new (addr) constructor()：对addr指定的内存空间调用构造函数进行初始化。为何称为placement new，从其用法可以看出只是用于调用构造函数。
总结：
1. 若想在堆上建立一个对象，应该用new操作符。它既分配内存又调用其构造函数进行初始化。
2. 若仅仅想分配内存，应该调用operator new(),他不会调用构造函数。若想定制自己在堆对象被建立时的内存分配过程，应该重写自己的operator new()。
3. 若想在一块已经获得的内存空间上建立一个对象，应该用placement new。虽然在实际开发过程中，很少需要重写operator new()，使用内置的operator new()即可完成大部分程序所需的功能。但知道这些，有助于一个C++程序猿对C++内存的管理有个清楚的认识。

了解delete和operator delete():
为了避免内存泄漏，每个动态内存分配必须与一个等同相反的 deallocation 对应。数operator delete与delete操作符的关系与operator new与new操作符是一样的。delete用于使用使用new申请的空间，operator delete用于释放operator new申请的空间（类似于malloc与free），那谁来清理placement new初始化的内存内容呢？唯一办法就是调用对象的析构函数。
示例代码：

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

第一行代码在上文已经剖析，那么当调用delete sp时，发生了什么?
delete sp等价于：

ps->~string(); //用于清理内存内容，对应placement new
operator delete(ps);//释放内存空间，对应于operator new()

其中operator delete()的函数原型为：

void operator delete(void *memoryToBeDeallocated);

参考文献：
[1]Scott Meyers.More Effective C++（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2011.1.
[2]zjdtc的博客-新浪博客.operator new在C++中的各种写法. http://blog.sina.com.cn/s/blog_3c6889fe0100tqe8.html