分类： LINUX
2011-10-14 18:17:35
new和delete运算符用于动态分配和撤销内存的运算符
new用法:
1. 开辟单变量地址空间
1)new int; //开辟一个存放数组的存储空间,返回一个指向该存储空间的地址.int *a = new int 即为将一个int类型的地址赋值给整型指针a.
2)int *a = new int(5) 作用同上,但是同时将整数赋值为5
2. 开辟数组空间
一维: int *a = new int[100];开辟一个大小为100的整型数组空间
二维: int *a = new int[5][6]
三维及其以上:依此类推.
一般用法: new 类型 [初值]
delete用法:
1. int *a = new int;
delete a; //释放单个int的空间
2.int *a = new int[5];
delete [] a; //释放int数组空间
要访问new所开辟的结构体空间,无法直接通过变量名进行,只能通过赋值的指针进行访问.
用new和delete可以动态开辟,撤销地址空间.在编程序时,若用完一个变量(一般是暂时存储的数组),下次需要再用,但却又想省去重新初始化的功夫,可以在每次开始使用时开辟一个空间,在用完后撤销它.
“new”是C++的一个关键字，同时也是操作符。关于new的话题非常多，因为它确实比较复杂，也非常神秘，下面我将把我了解到的与new有关的内容做一个总结。
new的过程
当我们使用关键字new在堆上动态创建一个对象时，它实际上做了三件事：获得一块内存空间、调用构造函数、返回正确的指针。当然，如果我们创建的是简单类型的变量，那么第二步会被省略。假如我们定义了如下一个类A：
class A
{
int i;
public:
A(int _i) :i(_i*_i) {}
void Say() { printf("i=%dn", i); }
};
//调用new：
A* pa = new A(3);
那么上述动态创建一个对象的过程大致相当于以下三句话（只是大致上）：
A* pa = (A*)malloc(sizeof(A));
pa->A::A(3);
return pa;
虽然从效果上看，这三句话也得到了一个有效的指向堆上的A对象的指针pa，但区别在于，当malloc失败时，它不会调用分配内存失败处理程序new_handler，而使用new的话会的。因此我们还是要尽可能的使用new，除非有一些特殊的需求。
new的三种形态
到目前为止，本文所提到的new都是指的“new operator”或称为“new expression_r_r”，但事实上在C++中一提到new，至少可能代表以下三种含义：new operator、operator new、placement new。
new operator就是我们平时所使用的new，其行为就是前面所说的三个步骤，我们不能更改它。但具体到某一步骤中的行为，如果它不满足我们的具体要求时，我们是有可能更改它的。三个步骤中最后一步只是简单的做一个指针的类型转换，没什么可说的，并且在编译出的代码中也并不需要这种转换，只是人为的认识罢了。但前两步就有些内容了。
new operator的第一步分配内存实际上是通过调用operator new来完成的，这里的new实际上是像加减乘除一样的操作符，因此也是可以重载的。operator new默认情况下首先调用分配内存的代码，尝试得到一段堆上的空间，如果成功就返回，如果失败，则转而去调用一个new_hander，然后继续重复前面过程。如果我们对这个过程不满意，就可以重载operator new，来设置我们希望的行为。例如：
class A
{
public:
void* operator new(size_t size)
{
printf("operator new calledn");
return ::operator new(size);
}
};
A* a = new A();
这里通过::operator new调用了原有的全局的new，实现了在分配内存之前输出一句话。全局的operator new也是可以重载的，但这样一来就不能再递归的使用new来分配内存，而只能使用malloc了：
void* operator new(size_t size)
{
printf("global newn");
return malloc(size);
}
相应的，delete也有delete operator和operator delete之分，后者也是可以重载的。并且，如果重载了operator new，就应该也相应的重载operator delete，这是良好的编程习惯。
new的第三种形态——placement new是用来实现定位构造的，因此可以实现new operator三步操作中的第二步，也就是在取得了一块可以容纳指定类型对象的内存后，在这块内存上构造一个对象，这有点类似于前面代码中的 “p->A::A(3);”这句话，但这并不是一个标准的写法，正确的写法是使用placement new：
#include
void main()
{
char s[sizeof(A)];
A* p = (A*)s;
new(p) A(3); //p->A::A(3);
p->Say();
}
对头文件
p->~A();
当我们觉得默认的new operator对内存的管理不能满足我们的需要，而希望自己手工的管理内存时，placement new就有用了。STL中的allocator就使用了这种方式，借助placement new来实现更灵活有效的内存管理。
处理内存分配异常
正如前面所说，operator new的默认行为是请求分配内存，如果成功则返回此内存地址，如果失败则调用一个new_handler，然后再重复此过程。于是，想要从operator new的执行过程中返回，则必然需要满足下列条件之一：
l 分配内存成功
l new_handler中抛出bad_alloc异常
l new_handler中调用exit()或类似的函数，使程序结束
于是，我们可以假设默认情况下operator new的行为是这样的：
void* operator new(size_t size)
{
void* p = null
while(!(p = malloc(size)))
{
if(null == new_handler)
throw bad_alloc();
try
{
new_handler();
}
catch(bad_alloc e)
{
throw e;
}
catch(…)
{}
}
return p;
}
在默认情况下，new_handler的行为是抛出一个bad_alloc异常，因此上述循环只会执行一次。但如果我们不希望使用默认行为，可以自定义一个new_handler，并使用std::set_new_handler函数使其生效。在自定义的new_handler中，我们可以抛出异常，可以结束程序，也可以运行一些代码使得有可能有内存被空闲出来，从而下一次分配时也许会成功，也可以通过set_new_handler来安装另一个可能更有效的new_handler。例如：
void MyNewHandler()
{
printf(“New handler called!n”);
throw std::bad_alloc();
}
std::set_new_handler(MyNewHandler);
这里new_handler程序在抛出异常之前会输出一句话。应该注意，在 new_handler的代码里应该注意避免再嵌套有对new的调用，因为如果这里调用new再失败的话，可能会再导致对new_handler的调用，从而导致无限递归调用。——这是我猜的，并没有尝试过。
在编程时我们应该注意到对new的调用是有可能有异常被抛出的，因此在new的代码周围应该注意保持其事务性，即不能因为调用new失败抛出异常来导致不正确的程序逻辑或数据结构的出现。例如：
class SomeClass
{
static int count;
SomeClass() {}
public:
static SomeClass* GetNewInstance()
{
count++;
return new SomeClass();
}
};
静态变量count用于记录此类型生成的实例的个数，在上述代码中，如果因new分配内存失败而抛出异常，那么其实例个数并没有增加，但count变量的值却已经多了一个，从而数据结构被破坏。正确的写法是：
static SomeClass* GetNewInstance()
{
SomeClass* p = new SomeClass();
count++;
return p;
}
这样一来，如果new失败则直接抛出异常，count的值不会增加。类似的，在处理线程同步时，也要注意类似的问题：
void SomeFunc()
{
lock(someMutex); //加一个锁
delete p;
p = new SomeClass();
unlock(someMutex);
}
此时，如果new失败，unlock将不会被执行，于是不仅造成了一个指向不正确地址的指针p的存在，还将导致someMutex永远不会被解锁。这种情况是要注意避免的。（参考：C++箴言：争取异常安全的代码）
STL的内存分配与traits技巧
在《STL原码剖析》一书中详细分析了SGI STL的内存分配器的行为。与直接使用new operator不同的是，SGI STL并不依赖C++默认的内存分配方式，而是使用一套自行实现的方案。首先SGI STL将可用内存整块的分配，使之成为当前进程可用的内存，当程序中确实需要分配内存时，先从这些已请求好的大内存块中尝试取得内存，如果失败的话再尝试整块的分配大内存。这种做法有效的避免了大量内存碎片的出现，提高了内存管理效率。
为了实现这种方式，STL使用了placement new，通过在自己管理的内存空间上使用placement new来构造对象，以达到原有new operator所具有的功能。
template
inline void construct(T1* p, const T2& value)
{
new(p) T1(value);
}
此函数接收一个已构造的对象，通过拷贝构造的方式在给定的内存地址p上构造一个新对象，代码中后半截T1(value)便是placement new语法中调用构造函数的写法，如果传入的对象value正是所要求的类型T1，那么这里就相当于调用拷贝构造函数。
