C++ 内存管理之operator new

C++提供了new和delete方式来申请和释放堆区内存，但new和delete是指的expression，而底层是operator new函数。下面来区分一下这几个概念。

• new/delete expression

  new expression动态分配内存，delete expression释放内存。网上也有说是new operator的，这种说法属实容易让人误解​.​.​.

  • new expression的行为分析

    1. 通过调用合适的内存分配函数，也就是operator new()

    2. void指针转型和初始化对象，类似于

       A* p = static_cast(::operator new(size))p->A();
       

       但是用户不能直接这样调用，只能用placement new，即new(static_castp) A()

    A* p = new A;
    	  // allocates memory by calling: operator new (sizeof(A))
          // and then constructs an object at the newly allocated space
    

  • delete expression的行为分析

    1. 调用析构
    2. 释放内存

  • placement new

    在已分配的内存空间上，初始化对象（调用构造函数）

    如果给new-expression提供了placement-params（指针），这个参数会作为placement new版本的operator new的额外参数，具体为void* operator new(std::size_t, void*)，这个函数只是返回第二个参数。

    注意这种方式，需要手动调析构函数，否则可能会内存泄露

    // within any block scope...
    {
        alignas(T) unsigned char buf[sizeof(T)];
        // Statically allocate the storage with automatic storage duration
        // which is large enough for any object of type `T`.
        T* tptr = new(buf) T; // Construct a `T` object, placing it directly into your 
                              // pre-allocated storage at memory address `buf`.
        tptr->~T();           // You must **manually** call the object's destructor
                              // if its side effects is depended by the program.
    }                         // Leaving this block scope automatically deallocates `buf`.
    

• operator new

  allocation functions，中给出了三个版本

  throwing (1)	
  void* operator new (std::size_t size);
  nothrow (2)	
  void* operator new (std::size_t size, const std::nothrow_t& nothrow_value) noexcept;
  placement (3)	
  void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept;
  

  第一个版本，分配size字节的空间，失败throw std::bad_alloc

  第二个版本，分配size字节的空间，不抛出异常，return null

  第三个版本，直接返回ptr，当使用new-expression调用此版本时，是placement new