一、正常签名式的new和delete
- 对于使用new来创建对象时，其可能在两个地方会抛出异常：
- ①当在调用new()时，new()函数中可能会抛出异常
- ②如果new()函数没有抛出异常，但是后面对象的构造函数可能会抛出异常
- 当new()函数没有抛出异常，而对象的构造函数抛出异常时，此时系统已经为该对象申请了内存（new()申请的），因此如果构造函数抛出异常了，那么系统需要释放new()操作所示申请的内存。如果：
- 如果程序使用的是正常签名式的new/delete，那么在new()未抛出异常，而对象的构造函数抛出异常时，delete()会自动撤销new()所做的一切，使其恢复原状（释放内存等）
- 如果程序使用的是非正常签名式的new/delete，那么后果位置
- 正常签名式的new和delete代表为系统默认类型的new和delete，它们通常是成对的。例如：
//正常签名式的new（全局式的）
void* operator new(std::size_t size)throw(std::bad_alloc);
//正常签名式的delete（全局式的）
void operator delete(void* rawMemory)throw();
//正常签名式的delete（成员函数版的）
void operator delete(void* rawMemory,std::size_t size)throw();
演示说明
//正常签名式的new（全局式的）
void* operator new(std::size_t size)throw(std::bad_alloc);
//正常签名式的delete（全局式的）
void operator delete(void* rawMemory)throw();
class Widget {};
Widget* pw = new Widget; //使用正常签名式的new创建对象
- 上面的Widget使用正常签名式的new创建对象，如果：
- 如果new()函数抛出异常，那么程序终止（此时程序没有任何内存，不会造成内存泄漏）
- 如果new()函数未抛出异常，而Widget构造函数抛出异常了，那么new()已经申请了内存，因此我们需要释放这块内存，否则就造成内存泄漏了
- 因为如果构造函数抛出异常，pw指针尚未被赋值，客户端无法取得该指针归还内存，因此此处的内存归还操作就交给了C++运行期系统身上。其规则是：
- 如果使用正常签名式的new创建对象，那么系统自动调用正常签名式的delete来释放new所申请的内存
- 因此，我们的程序如果在new未抛出异常而构造函数抛出异常时，会自动调用delete来释放内存
二、placement new
- 什么是placement new：对于一般的new函数而言，其只有一个参数（size_t），但是如果我们为new()函数多添加一个参数，那么我们就称这个new为placement new
- 例如下面是一个Widget，其有：
- 一个placement new（非正常形式的），其参数2用来记录相关分配信息
- 一个正常形式的new，就是我们“一”中所介绍的正常签名式的
class Widget {
public:
//placement new（因为其带有一个ostream的参数）
static void* operator new(std::size_t size,std::ostream& logStream)
throw(std::bad_alloc);
//正常签名式的delete
static void operator delete(void *rawMemory, std::size_t size)
throw();
};
//placement new
void* operator new(std::size_t size,void* pMemory)throw();
placement new可能导致内存泄漏
class Widget {
public:
//非正常签名式的new（因为其带有一个ostream的参数）
static void* operator new(std::size_t size,std::ostream& logStream)
throw(std::bad_alloc);
//正常签名式的delete
static void operator delete(void *rawMemory, std::size_t size)
throw();
};
- 当我们使用下面的代码定义Widget时，其可能会产生内存泄漏。理由如下：
- 如果placement new未抛出异常，那么不会有任何事情
- 如果placement new未抛出异常，而当Widget的构造函数抛出异常时，此时pw指针，pw指针尚未被赋值，客户端无法取得该指针归还内存（此时出现的情况于“一”中的演示案例一样）。但是此时我们使用的是placement new创建的对象，因此C++系统回去查找是否有placement delete来进行恢复原状，但是Widget没有定义，因此运行期系统不知道如何取消并恢复原先对placement new的调用
//调用placement new版本创建Widget对象
//如果placement new未抛出异常，而Wiget构造函数抛出异常，那么此段代码会内存泄漏
Widget* pw = new (std::cerr) Widget;
解决placement new的错误，为其定义一个placement delete
- 上面由于我们之定义了placement new，当new未出错而构造函数出错时，运行期系统找不到一个对应的placement delete来取消并恢复原先对placement new的调用
- 因此，对于自定义的placement new，我们也需要自定义一个placement delete。其代码如下：
class Widget {
public:
//placement new
static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& logStream)
throw(std::bad_alloc);
//placement delete（与上面的new是配对的）
static void operator delete(void* pMemory, std::ostream& logStream)throw();
//其他代码同上
};
- 此时当我们调用placement new创建对象时，new为出错而类的构造函数出错时，其对调用placement delete来取消并恢复原先对placement new的调用
对于placement delete的调用
- 当我们定义了placement new之后通常也定义了一个placement delete。因此此时类中存在了两种delete（一种为正常签名式的，一种为placement delete）
- 那么当我们使用delete销毁对象时，调用的是正常签名式的delete，而非placement delete。例如：
class Widget {
public:
//placement new
static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& logStream)
throw(std::bad_alloc);
//placement delete（与上面的new是配对的）
static void operator delete(void* pMemory, std::ostream& logStream)throw();
//正常签名式的delete
static void operator delete(void* pMemory)throw();
//其他代码同上
};
//调用placement new创建对象
Widget* pw = new (std::cerr) Widget;
//调用正常签名式的delete删除对象
delete pw;
三、placement new对标准new的隐藏
- 默认情况下，C++在全局作用域内提供了下面形式的operator new：
演示案例
- 当我们的类定义了placement new之后，而没有为该类定义正常签名式的new，那么对于该类来说，其只能使用placement new创建对象，不能使用正常签名式的new，因为全局的正常签名式的new被隐藏了
- 例如：
class Base {
public:
//只定义了placement new
static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& logStream)
throw(std::bad_alloc);
//全局的正常签名式的new将被隐藏
};
class Derived :public Base {
public:
//其继承了Base的placement new
//自己还定义了正常签名式的new
static void* operator new(std::size_t size)throw(std::bad_alloc);
};
int main()
{
Base* pb = new Base; //错误，全局的正常签名式的new被隐藏了
Base* pb2 = new(std::cerr) Base; //正常
Derived* pd=new (std::cerr) Derived; //正常，使用Base的placement new创建对象
Derived* pd2 = new Derived; //正常，其自己定义了正常签名式的new
return 0;
}
四、封装一个Base class
- 根据前面文章的所有总结，现在我们封装一个Base class，使其包含所有正常形式的new和delete
- 当然，C++标准更新之后，全局new和delete将会更改，因此这个类也需要进行更新
- 代码如下：
class StandardNewDeleteForms{
public:
//正常签名式的new和delete
static void* operator new(std::size_t size)throw(std::bad_alloc){
return ::operator new(size);
}
static void operator delete(void* pMemory)throw() {
::operator delete(pMemory);
}
//placement new和placement delete
static void* operator new(std::size_t size,void* ptr)throw(std::bad_alloc){
return ::operator new(size,ptr);
}
static void operator delete(void* pMemory, void* ptr)throw() {
::operator delete(pMemory, ptr);
}
//nothrow new/nothrow delete
static void* operator new(std::size_t size, const std::nothrow_t& nt)throw(){
return ::operator new(size,nt);
}
static void operator delete(void* pMemory, const std::nothrow_t& nt)throw() {
::operator delete(pMemory);
}
};
- 客户端自己的类可以继承于这个类，获取其所有new与delete。如果自己定义了new和delete，为了防止隐藏StandardNewDeleteForms中的new与delete，可以使用using声明。代码如下：
class Widget :public StandardNewDeleteForms {
public:
//使基类中所有new和delete在派生类中可见
using StandardNewDeleteForms::operator new;
using StandardNewDeleteForms::operator delete;
//再定义自己的new与delete
static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& logStream)throw(std::bad_alloc);
static void operator delete(void* pMemory, std::ostream& logStream)throw();
};
五、class对于operator new的使用总结
- 对于new来说：
- ①当class定义了正常签名式的new时，全局的正常签名式的new和placement new都将被隐藏，其创建对象只能使用自己的new创建对象
- ②同上，当class定义了placement new时，全局的正常签名式的new和placement new都将被隐藏，其创建对象只能使用自己的placement new创建对象
- ③当你的class创建了placement new之后，为了防止创建对象时，其构造函数抛出异常而不能进行处理，建议同时定义定义一个placement delete，对placement new创建对象时其构造函数抛出异常而做善后还原处理
六、总结
- 当你写一个placement operator new时，请确定也写出了对象的placement operator delete。如果没有这样，你的程序可能会发生隐微而时断时续的内存泄漏
- 当你声明placement new和placement delete，请确定不要无意识（非故意）地掩盖了它们的正常版本