C++記憶體管理基礎之new & delete

記憶體管理的基礎是要知道怎麼獲得以及釋放記憶體，如你所知，在C/C++中就是調用new和delete操作。
1. 分清operator new和new operator
    全域函數operator new通常這樣聲明：
void * operator new(size_t size);
傳回值類型是void*，表示其返回的是一個未經處理（raw）的指標，指向未初始化的記憶體。參數size_t確定分配多少記憶體。你能增加額外的參數重載函數operator new，但是第一個參數類型必須是size_t。標頭檔<new>中有一個很好的重載的例子，那就是placement new，它看上去象這樣：
void * operator new(size_t, void *location)
{
  return location;
}
這初看上去有些陌生，但它卻是new操作符的一種常見重載方法，使用一個額外的變數buffer，當new操作符隱含調用operator new函數時，把這個變數傳遞給它。被調用的operator new函數除了持有強制的參數size_t外，還必須接受void*指標參數，指向構造對象佔用的記憶體空間。未被使用的（但是強制的）參數size_t沒有參數名字，以防止編譯器警告說它未被使用。在使用placement new的情況下，調用者已經獲得了指向記憶體的指標，因為調用者知道對象應該放在哪裡。placement new需要做的就是返回傳遞給它的指標。
    我們更經常使用的new是new操作符(new operator)，而非操作符new(operator new)，如當你使用new操作符構建一個對象的時候，實際上做了兩件事情，一是調用operator new函數擷取記憶體，二是調用對象的建構函式，如：
string *ps = new string("Hello, world!");
它完成與下面代碼相似的功能：
void *memory = operator new(sizeof(string));         // 為String對象得到未經處理的記憶體
call string::string("Hello, world!") on *memory;     // 調用建構函式初始化記憶體中的對象
string *ps = static_cast<string*>(memory);           // ps指標指向新的對象
    注意第二步中建構函式的調用只能由編譯器完成，使用者是不允許這樣操作的，也就是說如果你想建立一個堆對象就必須用new操作符，不能直接像上面一樣調用建構函式來初始化堆對象。
    new操作符(new operator)是編譯器內建的，其行為被語言固定下來，不受使用者控制。但是它們所調用的記憶體配置函數也就是操作符new(operator new)則可以根據需要進行重載。試著回顧new操作符(new operator)與操作符new(operator new)的關係，如果你想在堆上建立一個對象，應該用new操作符。它既分配記憶體又為對象調用建構函式。如果你僅僅想分配記憶體，就應該調用operator new函數，它不會調用建構函式。如果你想定製自己專屬的記憶體配置過程，你應該重載全域的operator new函數，然後使用new操作符，new操作符會調用你定製的operator new。如果你想在一塊已經獲得指標的記憶體裡建立一個對象，應該使用placement new。
    最後需要記住的一點是，delete和new一樣具有以上的特性，只是需要注意的一點是delte操作符中是首先調用對象的解構函式，然後再調用operator delete函數的。

2. 針對數組的new[]和delete[]操作   
    建立數組時new操作符(new[])的行為與單個對象建立(new)有少許不同：
第一是記憶體不再調用用operator new函數進行分配，代替以operator new[]函數(常稱作array new)。它與operator new一樣能被重載，允許定製數組的記憶體配置，就象定製單個對象記憶體配置一樣。
第二個不同是new[]操作時調用建構函式的數量。對於new[]而言，在數組裡的每一個對象的建構函式都必須被調用。
    delete[]操作符的語義基本上和new[]相同，他們的實作類別似這樣：
void * operator new[](size_t size)
{
 cout << "new size of array in new[](): " << size << endl;
 int *g =(int *) malloc(sizeof(size)); 
 return g;
}

void operator delete[](void* p)
{
 cout << "delete address of array pointer in delete[](): " << p << endl; 
 free(p); 
}

3. operator new和delete函數的實現
    operator new實際上總是以標準的C malloc()完成，雖然並沒有規定非得這麼做不可。同樣，operator delete也總是以標準得C free()來實現，不考慮異常處理的話他們類似下面的樣子：
extern void* operator new( size_t size )
{
    if( size == 0 )
        size = 1;       // 這裡保證像 new T[0] 這樣得語句也是可行的
   
    void *last_alloc;
    while( !(last_alloc = malloc( size )) )
    {
        if( _new_handler )
            ( *_new_handler )();
        else
            return 0;
    }
    return last_alloc;
}

extern void operator delete( void *ptr )
{
    if(ptr)  // 從這裡可以看出，刪除一個null 指標是安全的
        free( (char*)ptr );
}