new/delete 基础

最近在网上看到好多篇博文，解释new/delete的背后故事，看完之后，总感觉，这些文章的理解有点偏颇，而且并没有真正懂得new和delete。基于这样的原因，我想写一篇博文，期望可以用通俗的方法解释它们。

1. 概念

new/delete操作分为两种：普通的new/delete和placement new/delete。

a. 普通new/delete：只接受一个参数的new/delete。当然这个参数对于new就是size，对于delete就是object pointer；

b. placement new/delete: 接收除了默认参数之外的参数。比如接收一个已分配好的内存，接收一个memory pool pointer等等。

（placement new/delete 是从一个概念衍生来的，那就是在一个内存块上执行constructor的new，而对应的delete被称为placement delete。后来这个概念被用于所有需要两个以上参数的new和delete）

2. 行为

a. new：new的行为包括两个部分，分配内存和在这块内存上构建一个对象。

b. delete: delete的行为也包括两个部分，析构一个对象，释放对应的内存。

有一件事情，我们都很清楚，上述的new的两部分和delete的两部分，都是我们可以定制的。我们可以重载operator new和operator delete来控制内存分配的部分，我们定义的类的constructors就是其构造的部分（对delete， 同理）。

但是另外一件事情，也许有很多人不是太清楚，那就是谁把这new的两个部分和delete的两个部分连在一起的呢？我们并没有明确的代码来连接这两部分啊。答案就是“编译器”，我们的好朋友。他会在我们调用new之后，帮我们准备好调用对象的构造函数，在我们调用delete之后，帮我们调用析构函数。

怎么？你不信？自己去反编译一下，你就全明白了。

 

3. 形式

这里主要讲的是new的形式，因为new是一个演化操作，在C中，它是一个函数，在C++中，它是一个操作符。按照C规范，它在分配内存失败是返回NULL，但是按照C++规范，它在分配内存失败时，返回一个不定值，但是会thow一个“bad_alloc" 异常。

这样问题就来了，异常在C++中并不是一个被大家都接受的东西（或者说特性）。即使在C++编写的软件中，就有明确的条款说，我们不使用C++的异常。对不对呢？为什么需要这个条款？一个主要原因是C++异常难以控制（如果我们追究过它的实现的话，其实它就是用goto语句实现的），另外一个是很多C++程序员都是从C转过来的，他们还不习惯使用异常来处理错误，特别是new失败的错误。

所以在C++中，我们就可以看到如下三种形式的new：

void* operator new(std:: size_t) throw (std:: bad_alloc);      //normal new

void* operator new(std:: size_t, void*) throw();    // placement new

void* operator new(std:: size_t, const std::nothrow_t&) throw();  // no throw new

第一种形式的new就是C++通常用的，它是在内存分配失败时抛出一个bad_alloc异常（并且返回值不定），第三种形式就是为了兼容C程序而提供的无异常的new，它会在内存分配失败时返回NULL。

这里还有一点很重要，就是在任何作用域中（比如class）定义其它形式的new，标准形式的new将被遮掩（这是符合我们常识的，比如在子类中定义一个父类的同名函数但是不同的参数列表，即使父类中的函数定义的是虚函数，它也会被遮掩）。

4. 重载

我们说过operator new 主要是用来负责内存分配的事宜的，是编译器把operator new和构造函数连在一起的。所以我们可以通过重载operator new来做很多我们想在内存分配阶段做的事情。比如多分配一些内存放在对象内存的前后用来保护对象内存，已经内存overwrite等常见的错误，已经加入一些统计信息。

这里有一个很重要的一点是，当我们重载new的时候，我会发现在Visual C++中，我们可以返回NULL （对normal new），但是在G++中，它总是报错，这就是C++编译器的实现，各个厂商会根据自己的理解来实现规范中没有明确规定的那部分。

也就是说Visual C++ 中，我们重载normal new时，我们可以返回一个NULL来跳过constructor阶段，但在G++中我们不可以。不是真的不可以，而是默认不可以，我们只需要加上一个编译参数“-fcheck-new”就可以了。

重载这部分，还有很多可以说的，请等待第二部分。