有关 placement new

有关 placement new

                       

Ø       placement new 的含义

placement new 是重载 operator new 的一个标准、全局的版本，它不能够被自定义的版本代替（不像普通版本的 operator new 和 operator delete 能够被替换）。

 void *operator new( size_t, void *p ) throw()     { return p; }

 placement new 的执行忽略了 size_t 参数，只返还第二个参数。其结果是允许用户把一个对象放到一个特定的地方，达到调用构造函数的效果。

 和其他普通的 new 不同的是，它在括号里多了另外一个参数。比如：

Widget * p = new Widget; - - - - - - - - - //ordinary new

pi = new (ptr ) int; pi = new (ptr ) int;     //placement new

 括号里的参数 ptr 是一个指针，它指向一个内存缓冲器， placement new 将在这个缓冲器上分配一个对象。 Placement new 的返回值是这个被构造对象的地址 ( 比如括号中的传递参数 ) 。 placement new 主要适用于：在对时间要求非常高的应用程序中，因为这些程序分配的时间是确定的；长时间运行而不被打断的程序；以及执行一个垃圾收集器 (garbage collector) 。

Ø       new 、 operator new 和 placement new 区别

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 。

 delete 和 operator delete 类似。

 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。

Ø       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。

 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。

Ø       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。

Ø       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。

 

 

References:

 1. The C++ Programming Language (Special Edition) Written by Bjarne Stroustrup

 2. info from Internet