placement new--《C++必知必会》 条款35

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）。

placement new原型为：

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

operator new的原型为：

void * operator new( size_t t) { return n;}

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。

看如下代码：

class MyClass {…};

MyClass * p=new MyClass;

这里的new实际上是执行如下3个过程：

1调用operator new分配内存；

2调用构造函数生成类对象；

3返回相应指针。

operator new就像operator+一样，是可以重载的，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。

placement new是operator new的一个重载版本，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是不行的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中（栈或堆中）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。

使用方法如下：

1. 缓冲区提前分配

可以使用堆的空间，也可以使用栈的空间，所以分配方式有如下两种：

class MyClass {…};
char *buf=new char[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ] ; 或者char buf[N*sizeof(MyClass)+ sizeof(int) ];

1. 对象的构造

MyClass * pClass=new(buf) MyClass;

1. 对象的销毁

一旦这个对象使用完毕，你必须显式的调用类的析构函数进行销毁对象。但此时内存空间不会被释放，以便其他的对象的构造。

pClass->~MyClass();

1. 内存的释放

如果缓冲区在堆中，那么调用delete[] buf;进行内存的释放；如果在栈中，那么在其作用域内有效，跳出作用域，内存自动释放。

注意：

1) 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。

2) 使用方法第二步中的new才是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。

new的时候，其实做了两件事，一是：调用malloc分配所需内存，二是：调用构造函数。

delete的时候，也是做了两件事，一是：调用析造函数，二是：调用free释放内存。

一个例子代码：placement new 在VC6.0不支持，在Qt支持

class SPort{
public:
    ~SPort(){}
};
const int comLoc=0x00400000;//一个串口空间的位置

//...
    void * comAddr = reinterpret_cast<void *>(comLoc);
    SPort * com1 = new (comAddr) SPort;//在comLoc位置创建对象
    //...
    com1->~SPort();
    //comLoc变量，离开作用域自动销毁
    /*
     void * operator new( size_t , void *p) throw()
     而言，一下代码
     SPort * com1 = new (comAddr) SPort;
     size_t 参数被初始化为 SPort对象的大小（以字节为单位），void * 类型的参数P 则以 comAddr 为处值。
     */

    //placement new 也可以在给定空间位置创建对象数组
    const int numComs=;
    //...
    SPort * comPorts = new(comAddr) SPort[numComs];//创建数组
    //这些数组元素必须销毁
    int i = numComs;
    while(i)
    {
        comPorts[--i].~SPort();
    }

第二个代码例子：（我没懂2018.3.22）

/*
    对象数组可能出现问题的地方在于：当数组被分配时，每一个元素必须通过调用一个默认构造函数而被初始化。
    下面：考虑一个简单的、固定大小的缓冲区，可以想向这个缓存区append（附加）值。
*/

#define BUFSIZE 1000
std::string *sbuf = new std::string[BUFSIZE]; //调用默认构造函数
int size = ;
void append(std::string buf[],int &size , const std::string &val)
{
    buf[size++] = val;   //刚才的默认构造函数白做了！  //这里我没懂
}
/*
    如果数组只有一部分元素被使用，或者元素被立即赋值，那么以上的做法效率低下。更糟糕的是，如果数组的元素类型没有默认的构造函数，
    我们将的到一个编译器错误。
    placement new 通常用于解决此类缓冲区问题。采用这种方式，缓冲区占用的存储区的分配，可以避免被默认的构造函数初始化
    （如果默认构造函数包含初始化代码）
*/
const size_t n = sizeof(std::string) * BUFSIZE;
std::string * sbuf_ = static_cast<std::string *>(::operator new(n)); //不是太清楚
int size_ = ;
/*
在第一次访问数组元素时，不能为其赋值，因为它还没有被初始化。可以使用placement new 通过赋值构造函数来初始化元素。
*/
void append_(std::string buf[], int & size ,const std::string &val)
{
    new(&buf[size++]) std::string(val) ;
}
/*
    通常，使用placement new 也需要做一些清理工作
*/
void cleanupBuf(std::string buf[],int size)
{
    while (size)
        buf[--size].~basic_string(); //qt下测试是~basic_string  //原本buf[--size].~string();
    ::operator delete(buf);
}
/*
    这种方式快速而灵活，它并不指望被普通大众所知晓。这一基本技术（以更高级的形式）广泛的应用于大多数标准容器的实现
*/

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