placement new(转)

今天看STL源码遇到一个问题:
 
template <class _T1, class _T2>
inline void _Construct(_T1* __p, const _T2& __value) {
  new ((void*) __p) _T1(__value);
}
 
上网搜到了一些文章,分享了:
 
原帖地址: http://www.ksarea.com/articles/20080124_cc.html
 

"placement new"? Embarrassed它到底是什么东东呀?我也是最近几天才听说,看来对于C++我还差很远呀!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。I dont know

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,一般你重载的其中一个,那么最后把其余的三个都重载一遍。

至于placement new才是本文的重点。其实它也只是operator new的一个重载的版本,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。

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:

  • 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。
  • 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。




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)。
    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。
    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。
    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。

posted on 2012-04-06 10:57  莫水千流  阅读(544)  评论(1编辑  收藏  举报