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C++中的placement new

2013年07月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2245字 ⁄ 字号 评论关闭

一.new、operator new 和 placement new 区别

new 操作符的执行过程
1. 调用operator new分配内存 ;
2. 调用构造函数生成类对象;
3. 返回相应指针。

 

new :不能被重载,其行为总是一致的。它先调用operator new分配内存,然后调用构造函数初始化那段内存。

operator new:要实现不同的内存分配行为,应该重载operator new,而不是new。

placement new:只是operator new重载的一个版本。它并不分配内存,只是返回指向已经分配好的某段内存的一个指针。因此不能删除它,但需要调用对象的析构函数。

operator new就像operator+一样,是可以重载的。如果类中没有重载operator new,那么调用的就是全局的::operator new来完成堆的分配。同理,operator new[]、operator delete、operator delete[]也是可以重载的,其实operator new也是operator new的一个重载的版本,只是很少用而已。如果你想在已经分配的内存中创建一个对象,使用new时行不通的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中(栈或者堆中)构造一个新的对象。原型中void*p实际上就是指向一个已经分配好的内存缓冲区的的首地址。

 

二.Placement new 存在的理由


1.用Placement new 解决buffer的问题

问题描述:用new分配的数组缓冲时,由于调用了默认构造函数,因此执行效率上不佳。若没有默认构造函数则会发生编译时错误。如果你想在预分配的内存上创建对象,用缺省的new操作符是行不通的。要解决这个问题,你可以用placement new构造。它允许你构造一个新对象到预分配的内存上。

2.增大时空效率的问题
 
使用new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间,显然这个操作速度是很慢的,而且有可能出现无法分配内存的异常(空间不够)。 
placement new就可以解决这个问题。我们构造对象都是在一个预先准备好了的内存缓冲区中进行,不需要查找内存,内存分配的时间是常数;而且不会出现在程序运行中途出现内存不足的异常。所以,placement new非常适合那些对时间要求比较高,长时间运行不希望被打断的应用程序。
    使用步骤
在很多情况下,placement new的使用方法和其他普通的new有所不同。这里提供了它的使用步骤。

第一步  缓存提前分配
有三种方式:
1.为了保证通过placement new使用的缓存区的memory alignmen(内存队列)正确准备,使用普通的new来分配它:在堆上进行分配

class Task ;

char * buff = new [sizeof(Task)]; //分配内存

(请注意auto或者static内存并非都正确地为每一个对象类型排列,所以,你将不能以placement new使用它们。)

2.在栈上进行分配

class Task ;
char buf[N*sizeof(Task)]; //分配内存

3.还有一种方式,就是直接通过地址来使用。(必须是有意义的地址)

void* buf = reinterpret_cast<void*> (0xF00F);

第二步:对象的分配

在刚才已分配的缓存区调用placement new来构造一个对象。

Task *ptask = new (buf) Task
第三步:使用
按照普通方式使用分配的对象:

ptask->memberfunction();

ptask-> member;

//...

第四步:对象的析构

一旦你使用完这个对象,你必须调用它的析构函数来毁灭它。按照下面的方式调用析构函数:

ptask->~Task(); //调用外在的析构函数

第五步:释放

你可以反复利用缓存并给它分配一个新的对象(重复步骤2,3,4)如果你不打算再次使用这个缓存,你可以象这样释放它:

delete [] buf;

跳过任何步骤就可能导致运行时间的崩溃,内存泄露,以及其它的意想不到的情况。如果你确实需要使用placement new,请认真遵循以上的步骤。

 

 

下面是自己做测试时用的一个小代码,简单易懂:

class B
{
public:
B()
{
cout<<"this is b"<<endl;
this->s = "B";
}
string s;
};
class Test
{
public :
Test()
{
cout<<"default construct function"<<endl;
}
B arr[10];
};
int main(int argc, char* argv[])
{
char * buf = new char[1024+sizeof(int)];
Test * t = new(buf)Test;
cout<<t->arr[0].s<<endl;

delete []buf; //释放掉空间
//Test * t = (Test *)malloc(sizeof(Test)); //用这种方法,是不会调用Test的构造函数的同样,成员变量arr[],也不会分配空间
//B temp[10];
//t->arr[0] = temp[0]; //错误,因为t->arr[0]没有被分配空间,所以不能赋值
//cout<<t->arr[0].s<<endl; //错误,t->arr[0]没有创建,也就没有调用B的构造函数,s值未知
return 0;
}

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