new运算符

operator new & new operator

1. operator new是new运算符函数，可以在类中或全局进行重载，系统已经实现一个operator new函数
2. new operator是一个new运算符，实现已经固定了，无法进行修改

operator new

class X
{
	public:
		X(){
			cout<<"X()"<<endl;
		}
		X(int x, int y):m_x(x), m_y(y)
		{}
	private:
		int m_x;
		int m_y;
};

void * operator new(size_t n)
{
	void* ptr = malloc(n);
	return ptr;
}

X * ptr = new X(1, 2);

1. X的大小： 8 = 4 + 4
2. 运算符new所做的工作：
   （1）调用new运算符函数，operator new()，分配内存，该函数会调用malloc函数进行内存分配
   （2）若X中定义了构造函数，则会调用相应的构造函数，进行初始化操作
3. 在调用operator new()函数之前，会首先计算出参数n的值，一般为sizeof(X)的字节数
4. operator new()返回void *类型的指针后，运算符new会将该类型的指针转为X *指针类型

operator new []

class X
{
	public:
		X(){
			cout<<"X()"<<endl;
		}
		X(int x, int y):m_x(x), m_y(y)
		{}
	private:
		int m_x;
		int m_y;
};

void * operator new[](size_t n)
{
	cout<<"n: "<<n<<endl;   //无~X()时,n = 16, 有X()时，n = 20
	void * ptr = malloc(n);
	cout<<"In operator new [] :"<<"ptr = "<<ptr<<endl;
	return ptr;
}

X * ptr = new X[2] {X(1, 2), X(3, 4)};
cout<<"After operator new [] :"<<"ptr = "<<ptr<<endl;

1. 当X未显式定义析构函数，运算符new传入的n = sizeof(X) * num_elem(元素个数)， 否则，n = sizeof(X) * num_elem + 4，多申请的4个字节用于存放X对象的个数
2. 当X未显式定义析构函数，malloc产生的指针地址 = 运算符 new返回的地址，否则，malloc产生的指针地址 $\neq$ 运算符 new返回的地址，operator new [] ()函数返回后，运算符new会将该4字节内容赋值为元素的个数
3. 上述差异，会导致在new、new[]、delete、delete[]相互对应时产生问题
4. 该差异仅取决于其中是否显式定义了析构函数
5. 当自己定义了void * operator new(size_t n)而未定义void * operator new[](size_t n)时，则X * ptr = new X[2]会调用void * operator new(size_t n)

delete operator & operator delete

1. 二者的关系类似于new operator与operator new

class X
{
	public:
		X(){
			cout<<"X()"<<endl;
		}
		X(int x, int y):m_x(x), m_y(y)
		{}
		~X()
		{
		}
	private:
		int m_x;
		int m_y;
};

void operator delete(void * ptr)  //重载operator delete
{
	cout<<"In operator delete "<<"ptr = "<<ptr<<endl;
	free(ptr);
}
void operator delete [](void * ptr)  //重载operator delete[]
{
	cout<<"In operator delete []"<<"ptr = "<<ptr<<endl;
	free(ptr);
}

//当未定义~X()时,没问题
X * ptr = new X[2];
delete ptr; 
//当定义~X()时,出错:由于ptr的值，与实际起初malloc产生的ptr的值不同
delete ptr;

1. 使用free进行释放的地址，一定要和malloc产生的地址值相同，否则会出错
2. 当使用operator new []()运算符函数分配内存时，使用operator delete []()函数，进行释放时，此时传入给operator delete []()函数的地址，即为malloc分配的地址，因此使用free进行释放是正确的，当使用运算符delete释放由new []产生的内存，并且在X中显式定义了析构函数时，此时传入operator delete()中的地址和malloc分配的地址是不同的，因此会导致free释放时出错
3. 运算符delete在释放内存所做的工作：
   （1）调用X的析构函数
   （2）将待释放的内存地址传给operator delete()函数，有它调用free()函数来进行内存释放工作
4. 当使用delete释放由new []分配的内存时，只会调用1次析构函数，然后将该地址原封不动的传入operator delete()函数，由free()进行释放，当X中显式定义了析构函数时，显然free的地址显然与当初malloc()产生的地址不同，因此会导致释放出错
5. 当使用delete []释放new[]分配的地址时，首先在调用operator delete[]()函数之前会，查看当前地址前4个字节中存放的元素个数的值nums_elem，然后调用nums_elem次析构函数，并将当前地址-4传入operator delete[]()函数中，因此此时释放就是正确的
6. 同理，当使用delete []来释放，由new产生的内存时，将会导致更大的异常，首先当前地址的前4字节存的地址是不确定的，因此调用析构函数的次数是不确定的，并且传入给operator delete []()函数的地址与malloc产生的地址值也是不同的，因此也会导致释放出错

参考文献

• 《深度探索C++对象模型》
• 使用delete释放new[]的空间造成的错误分析