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placement new

MacroLiu
 MacroLiu
发布于 2017/04/18 14:47
字数 1464
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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>
using namespace 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;

}

 

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