编程笔记 - C++ 中的 new / operator new / placement new 操作

在 C++ 中，new 是我们最常用的内存分配方式之一。很多初学者会以为 new 只是一个语法糖，用来代替 C 语言的 malloc，但实际上，new 背后涉及的是一整套机制，其中包括 operator new、placement new 等概念。

1. new

我们一般使用以下语句创建一个对象：

MyClass* obj = new MyClass();

这一段代码实际上完成了三个操作：

1. 分配内存：调用标准库函数 operator new 来分配相应的内存空间，这一默认函数可以重载。
2. 构造对象：在分配的内存空间上调用 placement new 构建对象，这会调用对象相应的构造函数。
3. 返回指针：返回分配并构造好的对象指针。

可以理解为以下两步代码：

void* mem = operator new(sizeof(MyClass));
MyClass* obj = new (mem) MyClass();

2. operator new

operator new 是一个可以重载的函数，负责在堆上分配内存。其默认定义如下：

void* operator new(size_t size)

函数返回的是 void* 类型的指针，这个指针指向的是一块未初始化的内存区域。operator new 函数不知道类的构造函数，它只负责内存空间的申请，并返回对应的指针。

3. placement new

placement new 能直接调用构造函数以在已分配的内存空间上初始化一个对象。其语法如下：

new (address) Type(args...);

注意，placement new 分配的对象必须手动调用析构函数，而不能使用 delete 操作符来回收这块内存，因为 delete 会释放内存空间，而这块内存是你自己管理的。

4. deletion and deallocation

使用 operator new 和 placement new 分配的对象应该使用以下步骤删除对象并释放内存：

void* raw = operator new(sizeof(MyClass));
MyClass* p = new (raw) MyClass();
p->~MyClass();
operator delete raw;