C++中operator new 和 new operator小結以及對new 和 delete初步理解

最近在看C++ Prime，注意到new 和 delete 並沒有原來想象的那麼簡單。記得上學期學C語言時，學習的sizeof和strlen區別時，有一條爲sizeof不是函數在這裏，和sizeof類似，new 和delete也不是函數，它們都是C++定義的關鍵字，通過特定的語法可以組成表達式。我們先看看上面提到的operator new 和 operator delete在C++語言標準庫的原型

void *operator new(size_t);     //allocate an object
void *operator delete(void *);    //free an object

這兩個均是 C++ 標準庫函數！C++ Primer 一書上說new 和 delete是不允許重載的，那麼這裏就不是重載 new 和 delete 表達式（如 operator=就是重載 = 操作符），那麼

operator new 和 new operator到底有什麼區別呢？

new operator：

string *ps=new string("linux");

它完成了兩件事情
第一，分配足夠的內存，用來放置某類型的對象。
第二，調用一個構造函數，爲剛纔分配的內存中的那個對象設定初始值。new operator調用某個函數，執行必要的內存分配動作，你可以重寫或者重載那個函數，改變其行爲（能夠改變的是用來容納對象的那塊內存的分配行爲）。這個函數名稱就叫operator new 。
operator new：

void * operator new (size_t size);

其返回類型void*。即返回一個指針，指向一塊原始的、未設置初始值的內存。函數中的size_t參數表示需要分配多少內存，你可以將operator new 重載，加上額外的參數，但第一個參數類型必須總是size_t。可以像調用任何其他函數一樣調用它。

void* rawMemory=operator new(sizeof(string));

這裏的operator new 將返回指針，它指幾一塊足夠容納string對象的內存。和malloc一樣，operator new 的唯一任務就是分配內存，它不知道什麼是構造函數，它只負責分配內存。取得operator new 返回的內存並將之轉爲一個對象，是new operator的工作。這樣，剛纔的那段代碼

string *ps=new string("linux");

可以這樣理解

void* memory=operator new(sizeof(string));   //取得原始內存，用於放置一個string對象
call string::string("linux") on *memory;//將內存中對象初始化
string *ps=static_cast<string*>(memory);   //讓ps指向新完成的對象

但是在查資料時，還發現了另一個迷惑的術語 placement new 有時候想直接調用一個構造函數，針對一個已經存在的對象調用其構造函數，並無意義，因爲構造函數用來對象初始化，而對象只能只能初始化一次。但是當需要在一些分配好的原始內存上構建對象時，placement new,允許這麼做。
例如：

class Test
{
  public:
   Test(int Size);
   ......
};
Test* constructTestInBuffer(void *buffer,int size)
{
  return new (buffer) Test(size);
}

此函數返回指針，指向一個Test對象，它被構造於傳遞給此函數的一塊內存緩存區上。當程序運行到共享內存或者內存I/O映射。這類函數可能是有用的，
因爲在那樣運用中，對象必須置於特定的地址，或者置於特殊函數分配出來的內存上。
分析函數內部
Test* constructTestInBuffer 只有一個表達式new (buffer) Test(size)，這是new operator的用法之一，其中所指定一個額外的自變量(buffer)作爲
new operator "隱式調用operator new "時所用。於是，被調用的operator new除了接受"一定要有size_t自變量"之外，還接受了一個void* 參數，指向一
塊內存，準備用來接受構造好的對象。這樣的operator new 就是所謂的placement new 
類似還有：

void * operator new(size_t size,void* location)
{
return location;
}

operator new 的目的是要爲對象找到一塊內存，然後返回一個指針指向它，在placement new 的情況下，調用者已經知道指向內存的指針了，因爲調用
者知道對象應該放在哪裏。因此placement new 唯一需要做的就是將它獲得的指針再返回。至於沒有用到（但一定得有）的size_t參數，之所以不賦予
名稱，爲的是避免"編譯器某物未被使用"的警告。
另外注：placement new 是C++標準程序庫的一部分，要使用placement new
得用#include<new>,舊式編譯器用 #include<new.h>
瞭解了placement new 後，我們便能瞭解new operator和operator new之間的關係。

如果你希望將對象產生於heap，就是要用new operator,它不但分配內存而爲該對象調用一個構造函數。
如果你只是打算分配內存，請用operator new,就沒有構造函數被調用。
如果你打算在heap object產生自己決定的內存分配方式，請寫一個自己的operator new。並使用new operator，它將會自動調用你所寫的
operator new。
如果你打算在已經分配（並擁有指針）的內存構造對象，使用placement new 。

delete 與內存釋放

爲了避免資源泄露,每一個動態分配行爲都必須匹配一個相應的釋放動作。
函數 operator delete對於內建的delete operator(操作符)就好像 

operator new 對於new operator一樣。
string *ps;
...
delete ps; //使用delete operator.

內存釋放動作是由operator delete執行的,通常聲明如下：

void operator delete(void* );

因此 delete ps;
執行的步驟如下：
ps->~string();//調用析造函數
operator delete(ps);//釋放對象所佔用的內存
如果只打算處理原始的、未設初值的內存，直接operator delete 歸還給系統。
即調用operator new取得內存並以operator delete歸還系統。
如：

void* buffer=operator new (50*sizeof(char));//分配內存，放置50個char,沒有調用構造函數
...
operator delete(buffer); //釋放內存，而沒有直接調用析構函數。

類似與C語言中malloc和free。
但是如果使用了placement new ，在某塊內存中產生對象，你應該避免那塊內存使用delete operator（操作符）。
因爲delete operator會調用operator delete來釋放內存，但是該內存所含的對象最初並不是由operator new 分配來的。
placement new只是返回它接收的指針而已。爲了抵消該對象的構造函數的影響，使用placement new 時應該直接調用該對象的析構函數。
請看示例：

void * mallocShared(size_t size);//申請分配內存
void freeShared(void * momery);//釋放內存
void* sharedMemory=mallocShared(sizeof(Test));
Test *pw=constructTestBuffer(sharedMemory,10);//使用前面Test類的placement new
...
delete pw;//無定義，因爲sharedMemory來自mallocShared，不是來自new
pw->~Test();//OK,析構函數pw所指Test對象，但並釋放Test所佔用內存。
freeShared(pw);//OK,釋放pw所指的內存，不調用任何析構函數。

如上述所示，如果交給placement new的原始內存（raw memory）本身是動態分配而得的，那麼最終得釋放那塊內存，以避免內存泄露
基於單一對象上的已經瞭解了，但如果是一組對象呢？

string *ps=new string[10];//分配一個對象數組

1.這裏的new 與前面的new 行爲類似，但略有不同，這裏不能再operator new分配內存，而是以operator new[]負責分配。和operator new 一樣，operator new[]也可以被重載。
2.數組的new 與單一對象的new所調用的構造函數不同，數組的new 必須針對數組中每一個對象調用一個構造函數。

string *ps=new string[10];//調用operator new[]以分配足夠容納10個string對象的內存，然後針對每個元素調用string的默認構造函數。

同樣的，當使用了delete,它也會針對數組中每一個元素調用析構函數，然後再調用operator delete[]釋放內存。如：

delete []ps;//爲數組中的每一個元素調用string 析構函數，然後再調用 operator delete[] 釋放內存。跟operator delete一樣 operator delete[]也可以被重載。