C++中的new、operator new与placement new

new operator

new operator是我们常用的new。

new 和 delete 是用来在堆上申请和释放空间的，是 C++ 定义的关键字，和 sizeof 一样。

实际 new / delete 和 malloc / free 最大的区别是，前者对于自定义类型除了可以开辟空间，还会调用构造和析构函数

分配内存,如果类A重载了operator new，那么将调用A::operator new(size_t )来完成，如果没有重载，就调用::operator new(size_t )，即全局new操作符来完成
调用构造函数生成类对象；
返回相应指针

1.operator new、operator delete就是对malloc和free的封装

2.operator new中调用malloc开辟空间失败后，改为抛异常处理，这种处理更符合C++处理错误的方式

new 的原理

Ⅰ. 调用 operator new 函数申请空间

Ⅱ. 在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造

delete 的原理

Ⅰ. 在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作

Ⅱ. 调用 operator delete 函数释放对象的空间

new T[N] 的原理

Ⅰ. 调用 operator new[] 函数，在 operator new[] 中实际调用 operator new 函数完成 N 个对象空间的申请

Ⅱ. 在申请的空间上执行 N 次构造函数

delete[] 的原理

Ⅰ. 在释放的对象空间上执行 N 次析构函数，完成 N 个对象中资源的清理

Ⅱ. 调用 operator delete[] 释放空间，实际在 operator delete[] 中调用 operator delete 来释放空间

operator new

operator new是一个操作符，和+ -操作符一样，作用是分配空间。我们可以重写它们，修改分配空间的方式。

operator new返回值必须是void*。第一个参数必须是size_t

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);  
void* operator new (std::size_t size, const std::nothrow_t& nothrow_constant) throw();

在下面的例子中，我们使用重载了三个operator new方法，并分别调用。

#include <iostream>
#include <string>
#include <malloc.h>
using namespace std;

//student class
class Stu
{
public:
    Stu(string name, int age)
    {
        cout << "call Stu class constructor" << endl; 
        name_ = name;
        age_ = age;
    };
public:
    void print() const
    {
        cout << "name = " << name_ << std::endl;
        cout<< "age = " << age_ << std::endl;
    };
    void* operator new(size_t size)
    {
        std::cout << "call operator new" << std::endl;
        return malloc(size);
    }
    void* operator new(size_t size, int num)
    {
        std::cout << "call operator new with int" << std::endl;
        return malloc(size);
    } 
    void* operator new(size_t size, char c)
    {
        std::cout << "call operator new with char" << std::endl;
        return malloc(size);
    }      
private:
    string name_;
    int age_;
};
int main()
{
    Stu* stu1 = new Stu("a", 10);
    Stu* stu2 = new(1) Stu("a", 10);
    Stu* stu3 = new('c') Stu("a", 10);
}

placement new

placement new是operator new的一种重载形式，其作用是可以在指定的内存地址创建对象。

placement new返回值必须是void*。第一个参数必须是size_t，第二个参数是void*。

void* operator new (std::size_t size, void* ptr) throw();

下面的是一个关于placement new的调用例子:

#include <iostream>
#include <string>
#include <malloc.h>
using namespace std;

//student class
class Stu
{
public:
    Stu(string name, int age)
    {
        name_ = name;
        age_ = age;
    };
public:
    void print() const
    {
        cout << "name = " << name_ << std::endl;
        cout<< "age = " << age_ << std::endl;
    };
    void* operator new(size_t size, void* p)
    {
        std::cout << "placement new" << std::endl;
        return p;
    };    
private:
    string name_;
    int age_;
};
int main()
{
    void* stu1 = (Stu*)malloc(sizeof(Stu));
    new (stu1) Stu("stu1", 10);
    ((Stu*)stu1)->print();
}

由于placement new可以在一个指定的位置创建对象，因此在STL中有很广泛的运用，例子vector容器初始化的时候，会使用allocator申请一定的内存，当使用push_back放入对象时，就可以使用placement new在申请的位置创建对象。