C++杂谈之一二三-new

前言

  new这个关键字，贯穿于我们所有c++代码中，我们知道他是申请了一块内存给我们开发人员用，但是其中发生了什么？很多人都不得而知，本文就让我们一起研究一下new。

new的作用

  大家在定义一个对象或者指针的时候，会不会有这么的疑问？

ClassA a;
ClassA *b = new ClassA();//这两种方式有什么区别

  首先对象和指针的区别，在前文研究指针的时候，我们已经了解过，具体可以参照博客：c++基本语法之一二三(1)-初识指针

  这部分就不再赘述，但是为什么不能写成这个方式呢？

ClassA a;
ClassA *b = &a;//这两种方式有什么区别

  这种方式定义的b指针和上面定义的b指针有什么区别吗？
  答案是：第一种b指针指向对象内存是存放在堆内存中，第二种b指向了a的内存首地址，而a的内存是存放在栈中的，而堆栈之间的具体区别，我准备专门在另一篇研究c++内存分布的文章中细细研究~，而现在我们只需要知道堆内存是由开发人员自己控制的一部分内存，如果开发人员申请之后不自己释放的话，那么这块内存会一直被占用，这也就是内存泄漏问题的最常见的原因，那么栈内存会在超出变量作用域的时候由编译器自动释放。
  而new关键字的作用就是申请一块堆内存，然后返回这块堆内存的首地址。
  new可以称为new operator，也就是new，其中new可以分为两部分，operator new和placement new，下面我们分别研究一下。

operator new

  operator new的作用是申请一块堆内存，但也仅仅是申请一块堆内存，并没有构造对象的过程，来看代码

#pragma once
#include <iostream>

class base
{
public:
	int privateValue;
public:
	void* operator new(size_t _Size)
	{
		std::cout << "此时operator new被调用" << std::endl;
		return (void*)malloc(_Size);
	}
};

然后，我们new这么一个对象

#include <iostream>

int main()
{
	base* ptr = nullptr;
	ptr = new base();
	delete ptr;
}

  此时，我们看一下输出结果：

  我们发现，编译器调用了我们类中重写的operator new函数，并没有用全局的operator new函数，这就引出我们的一个结论：若在new一个类对象时，类中如果重写了operator new，则用类自定义的，若没有，则用全局的。

placement new

  使用operator new申请到一块堆内存之后，我们还需要做什么事呢？是不是需要将我们的对象在这块内存中分布起来，也就是我们买了一套房子，现在我们的住户需要搬进去了，我们改一下.h的代码，来看：

#pragma once
#include <iostream>

class base
{
public:
	int privateValue;
public:
	void* operator new(size_t _Size)
	{
		std::cout << "此时operator new被调用" << std::endl;
		return ::operator new(_Size);
	}

	void* operator new(size_t _Size,void *ptr)
	{
		std::cout << "此时placement new被调用" << std::endl;
		return ::new(ptr)base();
	}
};
int main()
{
	int a;
	base* ptr = new((void *)&a) base;
}

  来看结果：

  此时调用了类重写的placement new函数，而这个函数实际上也就是operator new的另一个重载版本，函数原型为：void* operator new(size_t _Size,void* ptr) ；这个函数的作用是在ptr指向的内存中构造对象。但是此时构造函数却被调用了两次，这个问题比较奇怪~
  想一想，这可以在我们的实际开发中有什么作用？我们在现有的内存位置中构造对象，能够减少程序对内存的申请，从而减少整个程序的资源占用。

小结

1.new可以称为new operator，也就是new，其中new可以分为两部分，operator new和placement new。
2.operator new的作用是申请一块堆内存，并返回内存的首地址。
3.placement new的作用是在指定的内存位置中构造对象。
4.其他：operator new对应的有operator delete，placement new 对应placement delete，其中delete操作符的调用顺序与new相反，也就是先调用placement delete，然后再调用operator delete，其中placement delete仅仅只调用析构函数，而不对内存有操作，operator delete会释放所对应的内存块，这里不多做解释。