【轉】placement new

weixin_33941350發表於2019-01-11

原文:http://www.cnblogs.com/wanghetao/archive/2011/11/21/2257403.html

1. placement new的含義
placement new 是過載operator new 的一個標準、全域性的版本,它不能夠被自定義的版本代替(不像普通版本的operator new 和 operator delete能夠被替換)。

void *operator new( size_t, void *p ) throw()     { return p; }

placement new的執行忽略了size_t引數,只返還第二個引數。其結果是允許使用者把一個物件放到一個特定的地方,達到呼叫建構函式的效果。

和其他普通的new不同的是,它在括號裡多了另外一個引數。比如:
Widget * p = new Widget; - - - - - - - - - //ordinary new 
pi = new (ptr) int; pi = new (ptr) int;     //placement new

括 號裡的引數ptr是一個指標,它指向一個記憶體緩衝器,placement new將在這個緩衝器上分配一個物件。Placement new的返回值是這 個被構造物件的地址(比如括號中的傳遞引數)。placement new主要適用於:在對時間要求非常高的應用程式中,因為這些程式分配的時間是確定 的;長時間執行而不被打斷的程式;以及執行一個垃圾收集器 (garbage collector)。

2. new 、operator new 和 placement new 區別
new :不能被過載,其行為總是一致的。它先呼叫operator new分配記憶體,然後呼叫建構函式初始化那段記憶體。

operator new:要實現不同的記憶體分配行為,應該過載operator new,而不是new。

delete和operator delete類似。

delete首先呼叫物件的解構函式,然後呼叫operator delete釋放掉所使用的記憶體。


placement new:只是operator new過載的一個版本。它並不分配記憶體,只是返回指向已經分配好的某段記憶體的一個指標。因此不能刪除它,但需要呼叫物件的解構函式。
3. new 操作符的執行過程
  (1). 呼叫operator new分配記憶體 ;
  (2). 呼叫建構函式生成類物件;
  (3). 返回相應指標。

operator new 就像operator+一樣,是可以過載的。如果類中沒有過載operator new,那麼呼叫的就是全域性的::operator new來完成堆的分 配。同理,operator new[]、operator delete、operator delete[]也是可以過載的,其實 operator new也是operator new的一個過載的版本,只是很少用而已。如果你想在已經分配的記憶體中建立一個物件,使用new時行不通 的。也就是說placement new允許你在一個已經分配好的記憶體中(棧或者堆中)構造一個新的物件。原型中void*p實際上就是指向一個已經分配 好的記憶體緩衝區的的首地址。
4.  Placement new 存在的理由
(1).用Placement new 解決buffer的問題

問 題描述:用new分配的陣列緩衝時,由於呼叫了預設建構函式,因此執行效率上不佳。若沒有預設建構函式則會發生編譯時錯誤。如果你想在預分配的記憶體上建立 物件,用預設的new操作符是行不通的。要解決這個問題,你可以用placement new構造。它允許你構造一個新物件到預分配的記憶體上。

(2).增大時空效率的問題
 
使用new操作符分配記憶體需要在堆中查詢足夠大的剩餘空間,顯然這個操作速度是很慢的,而且有可能出現無法分配記憶體的異常(空間不夠)。 
placement new 就可以解決這個問題。我們構造物件都是在一個預先準備好了的記憶體緩衝區中進行,不需要查詢記憶體,記憶體分配的時間是常數;而且不會出現在程式執行中途出現內 存不足的異常。所以,placement new非常適合那些對時間要求比較高,長時間執行不希望被打斷的應用程式。
5. 使用步驟
在很多情況下,placement new的使用方法和其他普通的new有所不同。這裡提供了它的使用步驟。

第一步  快取提前分配
有三種方式:
1.為了保證通過placement new使用的快取區的memory alignmen(記憶體佇列)正確準備,使用普通的new來分配它:在堆上進行分配

class Task ;

char * buff = new [sizeof(Task)]; //分配記憶體

(請注意auto或者static記憶體並非都正確地為每一個物件型別排列,所以,你將不能以placement new使用它們。)

2.在棧上進行分配

class Task ;
char buf[N*sizeof(Task)]; //分配記憶體

3.還有一種方式,就是直接通過地址來使用。(必須是有意義的地址)

void* buf = reinterpret_cast<void*> (0xF00F);

第二步:物件的分配

在剛才已分配的快取區呼叫placement new來構造一個物件。

Task *ptask = new (buf) Task
第三步:使用
按照普通方式使用分配的物件:

ptask->memberfunction();

ptask-> member;

//...

第四步:物件的析構

一旦你使用完這個物件,你必須呼叫它的解構函式來毀滅它。按照下面的方式呼叫解構函式:

ptask->~Task(); //呼叫外在的解構函式

第五步:釋放

你可以反覆利用快取並給它分配一個新的物件(重複步驟2,3,4)如果你不打算再次使用這個快取,你可以象這樣釋放它:

delete [] buf;

跳過任何步驟就可能導致執行時間的崩潰,記憶體洩露,以及其它的意想不到的情況。如果你確實需要使用placement new,請認真遵循以上的步驟。

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