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C++ new/new operator、operator new、placement new初识
简要释义
1.operator new是内存分配函数（同malloc），C＋＋在全局作用域(global scope)内提供了3份默认的operator new实现，并且用户可以重载operator new。
1 void* operator new(std::size_t) throw(std::bad_alloc);//normal new2 void* operator new(std::size_t,const std::nothrow_t&) throw();//nothrow new3 void* operator new(std::size_t,void*) throw();//placement new
下面这两行代码是等价的，都是分配一块大小为sizeof(widget)的内存并返回指针，没有执行构造函数。
1 widget *a=(widget*) ::operator new(sizeof(widget));2 widget *b=(widget*)malloc(sizeof(widget));
2.new/new operator即C＋＋内置的new操作符。
//这里new一个widget对象分成两步//1.运行期系统调用operator new开辟sizeof(widget)大小的内存//2.在该内存地址上构造一个widget对象widget *c=new widget();
我们平常的new操作由运行期系统调用operator new，然后调用构造函数初始化。这个过程是不可重定义的。即程序员不能重载C＋＋内建的new操作符。我们能重载的仅是其中的 operator new/operator new[]，即分配内存的部分。
3.placement new是operator new在全局作用域上的一个重载版本，即如上我们看到的
1 void* operator new(std::size_t,void*) throw();//placement new
placement new并不分配内存，而是返回已分配的内存的指针，这个指针正是函数参数列表中的void *,即“返回一个你刚传入的已分配的内存的指针”。
std::中该函数的实现:
1 inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY void* operator new (std::size_t, void* __p) _NOEXCEPT {return __p;}
那么为什么需要这个placement new呢？
答案是：当你需要在一段已分配的内存中构造对象时，调用寻常的new widget()会开辟另外一个内存空间，而非在已知地址上构造widget()对象。
//这里先申请了一段内存空间，由指针widget*a持有，并未调用构造函数//然后用placement new在a地址上构造了widget对象//这里::表示调用在global scope中的匹配函数widget *a=(widget*) ::operator new(sizeof(widget));::new(a) widget();
进一步的讨论
1.placement new实质上是有额外实参之operator new，一般情况下我们指的placement new是那个额外实参为void*的重载版本（已被纳入C＋＋标准程序库），这些叫法对我们的讨论没有影响，只要知道placement new同时也是一种operator new即可。但是不要忘了我们可以重载其它版本的placement new，例如额外实参为std::ostream&，提供log功能。
1 #include <iostream> 2 class widget 3 { 4 public: 5 static void * operator new(std::size_t _size,std::ostream& o) 6 { 7 o<<"void * operator new(std::size_t _size,ostream& o)"<<std::endl; 8 return ::operator new(_size); 9 }10 widget()11 {12 std::cout<<"widget()"<<std::endl;13 };14 ~widget()15 {16 std::cout<<"~widget()"<<std::endl;17 };18 19 };20 int main()21 {22 //下面两种构造方法是等价的23 //构造一个widget对象，并且使用有log功能的operator new24 widget* a=(widget*) widget::operator new(sizeof(widget), std::cout);25 ::new(a) widget();26 27 //同样构造一个widget对象，并且使用有log功能的operator new28 widget* b=new(std::cout) widget();29 return 0;30 }
这份示例代码中，我在类中重载了placement new，附带的额外参数是ostream&。
2.注意作用域遮掩问题。如果你在类内重载了一个operator new，当你对这个类及其子类使用new操作符的时候，会掩盖全局作用域中的operator new，编译器发现里层作用域（类内）有operator new声明，就不会查找全局作用域是否有其它operator new声明，而是直接进入参数匹配阶段，如果你重载的operator new参数和调用的不匹配，便会抛出一个编译错误。
解决方法就是：如果类内重载了operator new，并且你仍有可能使用到全局作用域中的operator new，请同时也重载和全局作用域同型的operator new，确保调用成功。
为你的类建立一个base class，内含全局作用域同型的operator new，使其调用全局作用域内的operator new即可。
1 #include <iostream> 2 class globalScopeNew 3 { 4 public: 5 static void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) 6 { 7 return ::operator new(size); 8 } 9 static void* operator new(std::size_t size,const std::nothrow_t& t) throw()10 {11 return ::operator new(size, t);12 }13 static void* operator new(std::size_t size,void* p) throw()14 {15 return ::operator new(size, p);16 }17 18 };19 class widget:public globalScopeNew20 {21 public:22 using globalScopeNew::operator new;23 static void * operator new(std::size_t _size,std::ostream& o)24 {25 o<<"void * operator new(std::size_t _size,ostream& o)"<<std::endl;26 return ::operator new(_size);27 }28 widget()29 {30 std::cout<<"widget()"<<std::endl;31 };32 ~widget()33 {34 std::cout<<"~widget()"<<std::endl;35 };36 37 };38 int main()39 {40 widget* w2=new(std::cout) widget();41 //这句调用原来不能通过编译42 widget* w1=new widget();43 widget* w3=(widget*)operator new(sizeof(widget));44 //这句调用原来不能通过编译45 new(w3) widget();46 return 0;47 }
注意，这边需要在子类中using globalScopeNew::operator new;即在子类中使基类的operator new可见。
这样，各种形式的new操作符调用都能通过编译了。
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