C++ Placement New

本文详细解释了 C++ 中 placement new 的概念及其应用场景。Placement new 是一种特殊的内存管理工具,允许在预分配的内存块上构造对象,提高了内存分配效率并避免了内存不足的异常。

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      原文地址:http://hubeihuyanwei.blog.163.com/blog/static/28205284201171722359640/

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

它的原型如下:

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

 

      首先我们区分下几个容易混淆的关键词:new、operator new、placement new

new和delete操作符我们应该都用过,它们是对堆中的内存进行申请和释放,而这两个都是不能被重载的。要实现不同的内存分配行为,需要重载operator new,而不是new和delete。

 

看如下代码:

     class MyClass {…};

     MyClass * p=new MyClass;

这里的new实际上是执行如下3个过程:

     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,但是不能在全局对原型为void operator new(size_t size)这个原型进行重载,一般只能在类中进行重载。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,一般你重载了其中一个,那么最好把其余三个都重载一遍。

       placement new是operator new的一个重载版本,只是我们很少用到它。如果你想在已经分配的内存中创建一个对象,使用new是不行的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中(栈或堆中)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。

我们知道使用new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间,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。

 

使用方法如下:

1. 缓冲区提前分配

可以使用堆的空间,也可以使用栈的空间,所以分配方式有如下两种:

    class MyClass {…};
    char *buf=new char[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ] ; 或者char buf[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ];

2. 对象的构造

    MyClass * pClass=new(buf) MyClass;

3. 对象的销毁

     一旦这个对象使用完毕,你必须显式的调用类的析构函数进行销毁对象。但此时内存空间不会被释放,以便其他的对象的构造。

     pClass->~MyClass();

4. 内存的释放

     如果缓冲区在堆中,那么调用delete[] buf;进行内存的释放;如果在栈中,那么在其作用域内有效,跳出作用域,内存自动释放。

 

注意:

1)        在C++标准中,对于placement operator new []有如下的说明: placement operator new[] needs implementation-defined amount of additional storage to save a size of array. 所以我们必须申请比原始对象大小多出sizeof(int)个字节来存放对象的个数,或者说数组的大小。

2)        使用方法第二步中的new才是placement new,其实是没有申请内存的,只是调用了构造函数,返回一个指向已经分配好的内存的一个指针,所以对象销毁的时候不需要调用delete释放空间,但必须调用析构函数销毁对象。

内容概要:本文档主要展示了C语言中关于字符串处理、指针操作以及动态内存分配的相关代码示例。首先介绍了如何实现键值对(“key=value”)字符串的解析,包括去除多余空格和根据键获取对应值的功能,并提供了相应的测试用例。接着演示了从给定字符串中分离出奇偶位置字符的方法,并将结果分别存储到两个不同的缓冲区中。此外,还探讨了常量(const)修饰符在变量和指针中的应用规则,解释了不同类型指针的区别及其使用场景。最后,详细讲解了如何动态分配二维字符数组,并实现了对这类数组的排序与释放操作。 适合人群:具有C语言基础的程序员或计算机科学相关专业的学生,尤其是那些希望深入理解字符串处理、指针操作以及动态内存管理机制的学习者。 使用场景及目标:①掌握如何高效地解析键值对字符串并去除其中的空白字符;②学会编写能够正确处理奇偶索引字符的函数;③理解const修饰符的作用范围及其对程序逻辑的影响;④熟悉动态分配二维字符数组的技术,并能对其进行有效的排序和清理。 阅读建议:由于本资源涉及较多底层概念和技术细节,建议读者先复习C语言基础知识,特别是指针和内存管理部分。在学习过程中,可以尝试动手编写类似的代码片段,以便更好地理解和掌握文中所介绍的各种技巧。同时,注意观察代码注释,它们对于理解复杂逻辑非常有帮助。
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