C++中placement new操作符（經典）

placement new是重載operator new的一個標準、全域的版本，它不能被自訂的版本代替（不像普通的operator new和operator delete能夠被替換成使用者自訂的版本）。

它的原型如下：

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

 

首先我們區分下幾個容易混淆的關鍵詞：new、operator new、placement new

new和delete操作符我們應該都用過，它們是對堆中的記憶體進行申請和釋放，而這兩個都是不能被重載的。要實現不同的記憶體配置行為，需要重載operator new，而不是new和delete。

 

看如下代碼：

class MyClass {…};

MyClass * p=new MyClass;

這裡的new實際上是執行如下3個過程：

1調用operator new分配記憶體；

2調用建構函式產生類對象；

3返回相應指標。

operator new就像operator+一樣，是可以重載的，但是不能在全域對原型為void operator new(size_t size)這個原型進行重載，一般只能在類中進行重載。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，一般你重載了其中一個，那麼最好把其餘三個都重載一遍。

placement new是operator new的一個重載版本，只是我們很少用到它。如果你想在已經分配的記憶體中建立一個對象，使用new是不行的。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。

我們知道使用new操作符分配記憶體需要在堆中尋找足夠大的剩餘空間，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記憶體不足的異常。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。

 

使用方法如下：

1. 緩衝區提前分配

可以使用堆的空間，也可以使用棧的空間，所以分配方式有如下兩種：

class MyClass {…};
char *buf=new char[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ] ; 或者char buf[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ];

2. 對象的構造

MyClass * pClass=new(buf) MyClass;

3. 對象的銷毀

一旦這個對象使用完畢，你必須顯式的調用類的解構函式進行銷毀對象。但此時記憶體空間不會被釋放，以便其他的對象的構造。

pClass->~MyClass();

4. 記憶體的釋放

如果緩衝區在堆中，那麼調用delete[] buf;進行記憶體的釋放；如果在棧中，那麼在其範圍內有效，跳出範圍，記憶體自動釋放。

 

注意：

1)        在C++標準中，對於placement operator new []有如下的說明： placement operator new[] needs implementation-defined amount of additional storage to save a size of array. 所以我們必須申請比原始對象大小多出sizeof(int)個位元組來存放對象的個數，或者說數組的大小。

2)        使用方法第二步中的new才是placement new，其實是沒有申請記憶體的，只是調用了建構函式，返回一個指向已經分配好的記憶體的一個指標，所以對象銷毀的時候不需要調用delete釋放空間，但必須調用解構函式銷毀對象。

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顯式調用建構函式和解構函式

今天跟同事聊天，他說到STL源碼有用到顯示調用解構函式。試一了一下。果然能行。

 

 

結果：

Constructors

Destructors        //這個是顯示調用的解構函式

Destructors        // 這個是delete調用的解構函式

 

這有什麼用？ 

有時候，在對象的生命週期結束前，想先結束這個對象的時候就會派上用場了。

 

由此想到的： 

因為我知道。

new的時候，其實做了兩件事，一是：調用malloc分配所需記憶體，二是：調用建構函式。

delete的時候，也是做了兩件事，一是：調用析造函數，二是：調用free釋放記憶體。

 

所以推測建構函式也是可以顯式調用的。做了個實現。

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    MyClass* pMyClass = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass));
     pMyClass->MyClass();
// …
}

 

 

編譯pMyClass->MyClass()出錯：

error C2273: 'function-style cast' : illegal as right side of '->'operator

天啊，它以為MyClass是這個類型。

 

解決辦法有兩個：

 

第一：pMyClass->MyClass::MyClass();
第二：new(pMyClass)MyClass();

 

 

第二種用法涉及C++ placement new 的用法 。

placement new的作用就是：建立對象(調用該類的建構函式)但是不分配記憶體，而是在已有的記憶體塊上面建立對象。用於需要反覆建立並刪除的對象上，可以降低分配釋放記憶體的效能消耗。請查閱placement new相關資料。

顯示調用建構函式有什麼用？ 

有時候，你可能由於效率考慮要用到malloc去給類對象分配記憶體，因為malloc是不調用建構函式的，所以這個時候會派上用場了。

 

另外下面也是可以的，雖然內建類型沒有建構函式。

 

int* i = (int*)malloc(sizeof(int));
new (i) int();

 

感覺這些奇奇怪怪的用法最好在寫程式碼程式庫時，為了達到某個目時去使用，不推薦應用開發時使用。

#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;

}