[C++基礎]045_new & operator new & placement new

1. placement new的含義

    placement new 是重載operator new 的一個標準、全域的版本，它不能夠被自訂的版本代替（不像普通版本的operator new 和 operator delete能夠被替換）。

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

    placement new的執行忽略了size_t參數，只返還第二個參數。其結果是允許使用者把一個對象放到一個特定的地方，達到調用建構函式的效果。 和其他普通的new不同的是，它在括弧裡多了另外一個參數。比如：

1 Widget * p = new Widget; - - - - - - -  //ordinary new 2 pi = new (ptr) int; pi = new (ptr) int; //placement new

    括 號裡的參數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對象。Placement new的傳回值是這 個被構造對象的地址(比如括弧中的傳遞參數)。

    ※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；長時間運行而不被打斷的程式；以及執行一個垃圾收集器 (garbage collector)。

 

2. new 、operator new 和 placement new 區別

★new ：不能被重載，其行為總是一致的。它先調用operator new分配記憶體，然後調用建構函式初始化那段記憶體。

    ★operator new：要實現不同的記憶體配置行為，應該重載operator new，而不是new。delete和operator delete類似。delete首先調用對象的解構函式，然後調用operator delete釋放掉所使用的記憶體。

    ★placement new：只是operator new重載的一個版本。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，但需要調用對象的解構函式。

3. new 操作符(operator new)的執行過程

　　第一步. 調用operator new分配記憶體 ；
　　第二步. 調用建構函式產生類對象；
　　第三步. 返回相應指標。

    operator new 就像operator+一樣，是可以重載的。如果類中沒有重載operator new，那麼調用的就是全域的::operator new來完成堆的分 配。

    同理，operator new[]、operator delete、operator delete[]也是可以重載的，其實 operator new也是operator new的一個重載的版本，只是很少用而已。

    如果你想在已經分配的記憶體中建立一個對象，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）構造一個新的對象。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。

4. Placement new 存在的理由

(1).用Placement new 解決buffer的問題

    問 題描述：用new分配的數組緩衝時，由於調用了預設建構函式，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間錯誤。如果你想在預分配的記憶體上建立 對象，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對象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尋找足夠大的剩餘空間，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。我們構造對象都是在一個預先準備好了的記憶體緩衝區中進行，不需要尋找記憶體，記憶體配置的時間是常數；而且不會出現在程式運行中途出現內 存不足的異常。

    所以，placement new非常適合那些對時間要求比較高，長時間運行不希望被打斷的應用程式。

5. 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 緩衝提前分配
    有三種方式：
      1.為了保證通過placement new使用的緩衝區的memory alignmen(記憶體隊列)正確準備，使用普通的new來分配它：在堆上進行分配

1 class Task ;2 3 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類型排列，所以，你將不能以placement new使用它們。)

 

      2.在棧上進行分配

1 class Task ;2 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)

1 void* buf = reinterpret_cast<void*> (0xF00F);

 

第二步：對象的分配

    在剛才已指派的緩衝區調用placement new來構造一個對象。

1 Task *ptask = new (buf) Task

 

第三步：使用
    按照普通方式使用分配的對象：

1 ptask->memberfunction();2 3 ptask-> member;4 5 //...

 

第四步：對象的析構

    一旦你使用完這個對象，你必須調用它的解構函式來毀滅它。按照下面的方式調用解構函式：

1 ptask->~Task(); //調用外在的解構函式

 

第五步：釋放

    你可以反覆利用緩衝並給它分配一個新的對象（重複步驟2，3，4）如果你不打算再次使用這個緩衝，你可以象這樣釋放它：

1 delete [] buf;

    跳過任何步驟就可能導致已耗用時間的崩潰，記憶體泄露，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。