C++中的几种new和delete

C++中的几种new和delete

在C语言中，使用malloc、calloc来分配堆上的空间，使用free来释放它们分配的空间； malloc、calloc、free都是库函数。
在C++中，使用new和delete，以及 new [] 和 delete [] 来分配和释放自由存储区（其实也就是堆）上的空间；它们都是操作符，属于语言的范畴。说到语言，往往就牵涉到编译器；而C++标准没有规定如何实现new/delete，但一般都是用malloc/delete来实现的。
本文讨论一下C++中的几种new以及delete的作用和实现。

默认的new和delete，就是全局的new和delete, 也可称为全局的operator new/delete.
new 的功能： 为单个对象先分配一块内存，然后在其上调用构造函数进行初始化； 当申请不到内存的时候，抛出 std::bad_alloc 异常。
delete 的功能： 先调用析构函数，然后释放原先分配的内存。

对比malloc：

• malloc 只是分配内存，而不会进行任何初始化操作；
• malloc 申请内存失败的时候，返回NULL指针，不会抛出异常 （本来就是C语言）。

另外，如果是为多个对象申请空间和初始化以及释放，需使用 new [] 和 delete []. 语法如下：

int * pi = new int [5];  // 未初始化的数组
delete [] pi; 

int * pi2 = new int [5]();  // 每个数组元素初始化为0
delete [] pi2;

注意：

• 上例中，第一种写法，对new出来的数组，是不做初始化的；
• 而对第二种写法，即加了小括号的，则对每个数组元素都初始化为0.

可以为一个类自定义 operator new 和 operator delete；
但不能重载全局的 new 和 delete.

为一个类自定义 operator new/delete, 需要将它们声明为 static 函数，其形式如下：

static void * operator new (size_t size);  // size就是要申请的内存大小
static void operator delete(void * p);

注意：
如果自定义了new和delete，还要考虑自定义 new [] 和 delete [];
当然，也可以禁用 operator new [] 和 operator delete [].

自定义 operator new/delete 的工作原理为：

• 全局的new： 先调用自定义的 operator new 申请内存；再由全局的new使用这块内存进行对象的初始化。
• 当 operator new 申请不到内存的时候，应该抛出 std::bad_alloc 异常。
• 全局的delete: 先调用析构函数，然后调用自定义的 operator delete 释放内存或将内存归还给内存池。

这个问题其实就是问，为什么 delete[] 可以释放多个对象的内存呢？它怎么知道有多少个对象呢？
答案是，
在 operator new [] 的实现中，会在分配的内存中（一般是最前部）存储所分配的对象个数；
在 operator delete []的实现中，去读取这个地方，就知道释放多少个对象的内存了。

placement new 是在已经分配好的内存上构造对象。

语法是：

char * buf = (char *) malloc (sizeof(MyClass)); 
MyClass * p = new (buf) MyClass(...);

注意：
因为placement new 没有对应的delete，所以需要显式调用析构函数来释放资源：

p->~MyClass();

若是调用全局delete，则虽然析构函数会被调用，但全局delete也会去释放空间，而这块空间并不适合被自动释放，进而造成问题。
所以，这里只需手动调用析构函数即可，不必在此时释放空间。因为使用了placement new，所以释放空间的事情应交给开发者做。

(完)