new、operator new、placement new

首先我们区分下几个容易混淆的关键词：

new、operator new、placement new

new和delete操作符我们应该都用过，它们是对堆中的内存进行申请和释放，而这两个都是不能被重载的。要实现不同的内存分配行为，需要重载operator new，而不是new和delete。

operator new

（1）  只分配所要求的空间，不调用相关对象的构造函数。当无法满足所要求分配的空间时，则
       ->如果有new_handler，则调用new_handler，否则
       ->如果没要求不抛出异常（以nothrow参数表达），则执行bad_alloc异常，否则
       ->返回0
（2）  可以被重载
　　　　但是不能在全局对原型为void operator new(size_t size)这个原型进行重载，
　　　　一般只能在类中进行重载。如果类中没有重载operator new，
　　　　那么调用的就是全局的::operator new来完成堆的分配。
　　　　同理，operator new[]、operator delete、operator delete[]也是可以重载的。
（3）  重载时，返回类型必须声明为void*
（4）  重载时，第一个参数类型必须为表达要求分配空间的大小（字节），类型为size_t
（5）  重载时，可以带其它参数

new（也称作new operator)

（） 调用operator new分配足够的空间，并调用相关对象的构造函数
（） 不可以被重载

placement new 是重载operator new的一个标准、全局的版本。它不能被自定义的版本代替（不像普通的operator new和operator delete能够被替换成用户自定义的版本）。它的原型如下：

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{

　　// try to allocate size bytes
　　void *p;
　　while ((p = malloc(size)) == 0)
　　if (_callnewh(size) == 0)
　　{

　　　 // report no memory
　　　 static const std::bad_alloc nomem;
　　   _RAISE(nomem);
      }

return (p);

}

　　placement new，只是operator new的一个重载的版本，只是我们很少用到它。如果你想在已经分配的内存中创建一个对象，使用new时行不通的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中（栈或者堆中）构造一个新的对象。原型中void*p实际上就是指向一个已经分配好的内存缓冲区的的首地址。

　　我们知道使用new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间，这个操作速度是很慢的，而且有可能出现无法分配内存的异常（空间不够）。placement new就可以解决这个问题。我们构造对象都是在一个预先准备好了的内存缓冲区中进行，不需要查找内存，内存分配的时间是常数。而且不会出现在程序运行中途出现内存不足的异常。所以，placement new非常适合那些对时间要求比较高，长时间运行不希望被打断的应用程序。 placement new使用方法如下：

1）分配内存

　　堆上：

     　char* buff = new char[ sizeof(Foo) ];
　　　memset( buff, 0, sizeof(Foo));

  栈上：
     char buf[ sizeof(Foo) ]={0};
2）构建对象

　　　　Foo* pfoo = new (buff)Foo;

3）使用对象

　　　　pfoo->print();
　　　　pfoo->set_f(1.0f);
　　　　pfoo->get_f();

 

4）析构对象，显式的调用类的析构函数。

　　　　pfoo->~Foo();

5）销毁内存

　　　　delete [] buff;

placement new的好处：
1）在已分配好的内存上进行对象的构建，构建速度快。
2）已分配好的内存可以反复利用，有效的避免内存碎片问题。　　

Placement new的标准用法:

#include <iostream>
using namespace std;

class Foo
{
　　char cc;
　　float f;

public:
　　void print() { std::cout << "ADDR: " << this << std::endl; }
　　void set_f( float _f ) { std::cout << "set f val : " << _f << std::endl; f = _f; }
　　void get_f() { std::cout << "get f val : " << f << std::endl; }
　　~Foo(){ cout <<"~Foo()"<<endl; }
};
int main()
{
  　　 char* buff = new char[ sizeof(Foo) ];
   　　memset( buff, , sizeof(Foo) );

　　　Foo *pfoo = new (buff)Foo;

　　　pfoo->print();
　　　pfoo->set_f( 1.0f );
　　　pfoo->get_f();

　　   pfoo->~Foo();

　　　delete [] buff;
　　   return ;
}

placement new还可以解决的一个问题是建立带参数的构造函数对象数组

#include <iostream>
using namespace std;
class CPong
{
public:
     CPong( int m ) : v(m) { std::cout << "CPong ctor." << std::endl; }

		 private:
		    int v;
	 };

int main()
{
	char* pong = new char[ sizeof(CPong) * 10 ];
	CPong* pp = (CPong*)pong;

	for ( int i=0; i<10; ++i )
	{
		new (pp+i)CPong(i);
	}

	for ( int j=0; j<10; ++j )
	{
		pp[j].~CPong();
	}

	delete [] pong;
	return 0;
}

　　

注意：

在C++标准中，对于placement operator new []有如下的说明： placement operator new[] needs implementation-defined amount of additional storage to save a size of array。所以我们必须申请比原始对象大小多出sizeof(int)个字节来存放对象的个数，或者说数组的大小。
      使用方法第二步中的new才是使用placement new，其实是没有申请内存的，只是调用了构造函数。返回一个指向已经分配好的内存的一个指针，所以对象销毁的时候不需要调用delete释放空间，但必须调用析构函数销毁对象。

参考自：http://www.ksarea.com/articles/20080124_cc.html

operator new分为三种形式（前2种不调用构造函数，这点区别于new operator）：

   1: void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
   2: void* operator new (std::size_t size, const std::nothrow_t& nothrow_constant) throw();
   3: void* operator new (std::size_t size, void* ptr) throw();

第一种分配size个字节的存储空间，并进行对象类型进行内存对齐。如果成功，返回一个非空的指针指向首地址。失败抛出bad_alloc异常。

第二种在分配失败时不抛出异常，它返回一个NULL指针。

第三种是placement new版本。它不分配内存，调用合适的构造函数在ptr所指的地方构造一个对象，之后返回实参指针ptr。

三种版本的operator new 定义在全局命名空间，不在std中。第一、第二个版本C++默认在每个编译单元中声明，不需要#include <new>头文件。第一、第二个版本可以被用户更换和重载，定义自己的版本，第三种placement new不可重载。

// operator new example
#include <iostream>
#include <new>
using namespace std;

struct myclass {myclass() {cout <<"myclass constructed\n";}};

int main () {

   int * p1 = new int;
// same as:
// int * p1 = (int*) operator new (sizeof(int));

   int * p2 = new (nothrow) int;
// same as:
// int * p2 = (int*) operator new (sizeof(int),nothrow);

   myclass * p3 = (myclass*) operator new (sizeof(myclass));
// (!) not the same as:
// myclass * p3 = new myclass;
// (constructor not called by function call, even for non-POD types)

   new (p3) myclass;   // calls constructor
// same as:
// operator new (sizeof(myclass),p3)

   return 0;
}

　　重载operator new

class Base {
public:
  Base() { }

  void *operator new( size_t size, string str ) {
    cout << "Logging an allocation of " << size << " bytes for new object'" << str << "'" << endl;
    return malloc( size );
  }

  int var;
  double var2;
};

...

Base* b = new ("Base instance 1") Base;

　　new operator的四种用法

pointer = new type;
pointer = new type( initializer );
pointer = new type[size];
pointer = new( arg-list ) type...    //4th vision

Foo *foo;
foo = new(nothrow) Foo();            //use the 4th vision
assert( foo );
其中，nothrow为 C++预定义的std::nothrow_t类型全局常量。

　　  operator new可以被重载，它的三个版本本质上是函数，它们只分配空间，不调用构造函数。而new、delete（也叫做new operator、delete operator）不可被重载，它们是运算符，分配空间，并且调用构造函数。