C++ new和delete重载

本文详细介绍了C++中new和delete运算符的重载方法,包括局部重载和全局重载,通过实例展示了如何实现自定义内存分配与释放过程,以及如何在不同场景下灵活使用重载后的new和delete。
C++ new和delete重载  

from1:http://blog.163.com/hbu_lijian/blog/static/126129153201211510361484/

from2:http://blog.youkuaiyun.com/baihacker/article/details/1711331

      首先,new和delete是运算符,重载new和delete是可能的。这样做的原因是,有时希望使用某种特殊的动态内存分配方法。例如,可能有些分配子程序,他们的堆已耗尽,自动开始把一个磁盘文件当虚存储使用,或者用户希望控制某一片存储空间的分配等。
重载new和delete的格式如下:
void *operator new (size_t size)
{
  .......//完成分配工作
  return pointer_to_memory;
}


void operator delete(void *p)
{
  ......//释放由p指向的存储空间
}


1.局部重载new和delete(可以使用成员函数和友元函数两种方式重载)
      使用new分配某个重载了new的累的对象空间时,先调用new的重载函数,再调用该类的构造函数,如果该类的构造函数有参数要求,则必须给出对应的实参。
      使用了delete释放某个重载了delete的累的对象空间时,先调用类的析构函数,然后再调用重载的delete函数。
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>


using namespace std;


class three_d
{
private:
    int x,y,z;
public:
    three_d(int a,int b,int c);
    ~three_d()
    {
        cout << "Destructing\n";
    }
    void *operator new(size_t size);
    void operator delete(void *p);
    friend ostream & operator <<(ostream &stream,three_d obj);
};


three_d::three_d(int a,int b,int c)
{
    cout << "Constructing\n";
    x = a;
    y = b;
    z = c;
}


void *three_d::operator new(size_t size)
{
    cout << "in threee_d new\n";
    return malloc(size);
}


void three_d::operator delete(void *p)
{
    cout << "in three_d delete\n" ;
    free(p);
}


ostream &operator <<(ostream &os,three_d obj)
{
    os << obj.x << ",";
    os << obj.y << ",";
    os << obj.z << "\n";
    return os;
}


int main(int argc,char *argv[])
{
    three_d *p = new three_d(1,2,3);
    three_d *p1 = new three_d(4,5,6);
    if(!p || !p1)
    {
        cout << "Allocation failure" << endl;
        return 1;
    }
    cout << *p << *p1;
    delete p;
    delete p1;
    int *pnum;
    pnum = new int;
    *pnum = 0;
    cout << "num = " << *pnum << endl;
    delete pnum;
    cout << "Application Run Successfully!" << endl;
    return 0;
}


2.全局重载new和delete

      可以在任何类说明之外重在new和delete,使它们成为全局的。当new和delete被重载为全局时,C++原来的new与delete被忽略,并且重载的运算符用于所有类型(包括标准型和用户定义类型)的分配要求。

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>


using namespace std;


class three_d
{
private:
    int x,y,z;
public:
    three_d(int a,int b,int c);
    ~three_d()
    {
        cout << "Destructing\n";
    }
    friend ostream & operator <<(ostream &stream,three_d obj);
};


three_d::three_d(int a,int b,int c)
{
    cout << "Constructing\n";
    x = a;
    y = b;
    z = c;
}


void *operator new(size_t size)
{
    cout << "in threee_d new\n";
    return malloc(size);
}


void operator delete(void *p)
{
    cout << "in three_d delete\n" ;
    free(p);
}


ostream &operator <<(ostream &os,three_d obj)
{
    os << obj.x << ",";
    os << obj.y << ",";
    os << obj.z << "\n";
    return os;
}


int main(int argc,char *argv[])
{
    three_d *p = new three_d(1,2,3);
    three_d *p1 = new three_d(4,5,6);
    if(!p || !p1)
    {
        cout << "Allocation failure" << endl;
        return 1;
    }
    cout << *p << *p1;
    delete p;
    delete p1;
    int *pnum;
    pnum = new int;
    *pnum = 0;
    cout << "num = " << *pnum << endl;
    delete pnum;
    cout << "Application Run Successfully!" << endl;
    return 0;
}


### newdelete的基本使用 在C++中,`new``delete`运算符用于动态内存管理。它们不仅负责分配释放内存,还负责调用对象的构造函数析构函数。这与C语言中的`malloc``free`不同,后者仅处理内存分配而不涉及对象的构造析构。 #### 使用`new`进行内存分配 使用`new`分配内存时,可以指定数据类型,并且会自动计算所需内存大小。例如,分配一个整型变量: ```cpp int* p = new int; ``` 对于数组,可以使用如下语法: ```cpp int* arr = new int[10]; ``` 当使用`new`分配内存时,如果内存不足,会抛出`std::bad_alloc`异常。为了避免程序崩溃,可以在分配内存时使用`nothrow`参数: ```cpp int* p = new (std::nothrow) int; ``` #### 使用`delete`进行内存释放 释放由`new`分配的单个对象内存: ```cpp delete p; ``` 释放由`new[]`分配的数组内存: ```cpp delete[] arr; ``` ### newdelete的工作原理 #### `new`操作符 `new`操作符的主要职责是: 1. 调用`operator new`来分配内存。 2. 调用相应的构造函数来初始化对象。 `operator new`是一个全局函数,其默认实现类似于`malloc`,但会抛出异常而不是返回`NULL`。如果内存分配失败,它会调用`new_handler`函数,尝试释放一些内存并再次分配。 ```cpp void* operator new(std::size_t size); ``` #### `delete`操作符 `delete`操作符的主要职责是: 1. 调用相应的析构函数来清理对象。 2. 调用`operator delete`来释放内存。 ```cpp void operator delete(void* ptr); ``` `operator delete`的默认实现类似于`free`,用于释放由`operator new`分配的内存。 ### newdelete的区别 1. **构造与析构**:`new`不仅分配内存,还会调用对象的构造函数;`delete`不仅释放内存,还会调用对象的析构函数。而`malloc``free`仅处理内存分配释放,不涉及构造析构。 2. **异常处理**:`new`在内存不足时会抛出`std::bad_alloc`异常,而`malloc`返回`NULL`。 3. **类型安全**:`new`返回的是具体类型的指针,不需要显式类型转换;`malloc`返回的是`void*`,需要显式类型转换[^1]。 ### newdelete的实现原理 `new``delete`的底层实现依赖于`operator new``operator delete`。`operator new`的默认实现使用`malloc`来分配内存,并在分配失败时抛出异常。`operator delete`的默认实现使用`free`来释放内存[^4]。 对于自定义类型的对象,`new`会在分配的内存上调用构造函数,而`delete`会在释放内存前调用析构函数[^3]。 ### 定位new表达式(Placement-new) 有时需要在已分配的内存中构造对象,这时可以使用定位`new`表达式。例如: ```cpp char buffer[sizeof(MyClass)]; MyClass* obj = new (buffer) MyClass; ``` 此代码在`buffer`中构造了一个`MyClass`对象,而不会分配新的内存[^2]。 ### 内存泄漏 内存泄漏是指程序在运行过程中分配了内存但未能正确释放,导致内存浪费。内存泄漏的危害包括程序性能下降、系统资源耗尽等。为了避免内存泄漏,应确保每次`new`操作都有对应的`delete`操作,并使用智能指针等现代C++特性来管理内存。 ### 相关问题 1. 如何在C++中避免内存泄漏? 2. 什么是定位new表达式?它的应用场景是什么? 3. `operator new``operator delete`可以被重载吗?为什么? 4. `new``malloc`的主要区别是什么? 5. 在什么情况下应该使用`new (nothrow)`? [^1]: 参考站内引用:引用[1] : 参考站内引用:引用[2] [^3]: 参考站内引用:引用[3] [^4]: 参考站内引用:引用[4]
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