問題
c++中的new操作符 通常完成兩個(gè)工作 分配內(nèi)存及調(diào)用相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)。
請(qǐng)問：
1）如何讓new操作符不分配內(nèi)存灾票，只調(diào)用構(gòu)造函數(shù)峡谊？
2）這樣的用法有什么用？
placement new的含義
placement new可以實(shí)現(xiàn)不分配內(nèi)存刊苍，只調(diào)用構(gòu)造函數(shù)既们。
void *operator new( size_t, void *p ) throw() { return p; }
placement new的執(zhí)行忽略了size_t參數(shù)，只返還第二個(gè)參數(shù)正什。
其結(jié)果是允許用戶把一個(gè)對(duì)象放到一個(gè)特定的地方啥纸，達(dá)到調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的效果。
用法如下：
#include <iostream>
#include <new>
class Test
{
public:
Test()
{
std::cout << "Constructor" << std::endl;
};
~Test()
{
std::cout << "Destructor" << std::endl;
}
private:
char mA;
char mB;
};
char* gMemoryCache = (char *)malloc(sizeof(Test));
int main()
{
{
Test* test = new(gMemoryCache) Test();
}
{
Test* test = new(gMemoryCache) Test();
test->~Test();
}
}
輸出：
Constructor
Constructor
Destructor
和其他普通的new不同的是婴氮，它在括號(hào)里多了另外一個(gè)參數(shù)斯棒。比如：
Widget * p = new Widget; - - - - - - - - - //ordinary new
pi = new (ptr) int; pi = new (ptr) int; //placement new
括號(hào)里的參數(shù)ptr是一個(gè)指針，它指向一個(gè)內(nèi)存緩沖器主经，placement new將在這個(gè)緩沖器上分配一個(gè)對(duì)象名船。
Placement new的返回值是這 個(gè)被構(gòu)造對(duì)象的地址(比如括號(hào)中的傳遞參數(shù))。
placement new主要適用于：在對(duì)時(shí)間要求非常高的應(yīng)用程序中旨怠，因?yàn)檫@些程序分配的時(shí)間是確定 的渠驼；長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而不被打斷的程序；以及執(zhí)行一個(gè)垃圾收集器 (garbage collector)鉴腻。
new 迷扇、operator new 和 placement new 區(qū)別
- new ：不能被重載，其行為總是一致的爽哎。它先調(diào)用operator new分配內(nèi)存蜓席，然后調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化那段內(nèi)存。
- operator new：要實(shí)現(xiàn)不同的內(nèi)存分配行為课锌，應(yīng)該重載operator new厨内，而不是new祈秕。
- delete和operator delete類似。 delete首先調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)雏胃，然后調(diào)用operator delete釋放掉所使用的內(nèi)存请毛。
- placement new：只是operator new重載的一個(gè)版本。它并不分配內(nèi)存瞭亮，只是返回指向已經(jīng)分配好的某段內(nèi)存的一個(gè)指針方仿。因此不能刪除它，但需要調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)统翩。
new 操作符的執(zhí)行過程
(1). 調(diào)用operator new分配內(nèi)存 仙蚜；
(2). 調(diào)用構(gòu)造函數(shù)生成類對(duì)象；
(3). 返回相應(yīng)指針厂汗。
placement new允許你在一個(gè)已經(jīng)分配好的內(nèi)存中（椢郏或者堆中）構(gòu)造一個(gè)新的對(duì)象。原型中void*p實(shí)際上就是指向一個(gè)已經(jīng)分配 好的內(nèi)存緩沖區(qū)的的首地址娶桦。
Placement new 存在的理由
用Placement new 解決buffer的問題
問題描述：用new分配的數(shù)組緩沖時(shí)贾节，由于調(diào)用了默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，因此執(zhí)行效率上不佳趟紊。若沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)則會(huì)發(fā)生編譯時(shí)錯(cuò)誤。如果你想在預(yù)分配的內(nèi)存上創(chuàng)建對(duì)象碰酝，用缺省的new操作符是行不通的霎匈。要解決這個(gè)問題，你可以用placement new構(gòu)造送爸。它允許你構(gòu)造一個(gè)新對(duì)象到預(yù)分配的內(nèi)存上铛嘱。
增大時(shí)空效率的問題
使用new操作符分配內(nèi)存需要在堆中查找足夠大的剩余空間，顯然這個(gè)操作速度是很慢的袭厂，而且有可能出現(xiàn)無法分配內(nèi)存的異常（空間不夠）墨吓。
placement new 就可以解決這個(gè)問題。我們構(gòu)造對(duì)象都是在一個(gè)預(yù)先準(zhǔn)備好了的內(nèi)存緩沖區(qū)中進(jìn)行纹磺，不需要查找內(nèi)存帖烘，內(nèi)存分配的時(shí)間是常數(shù)；而且不會(huì)出現(xiàn)在程序運(yùn)行中途出現(xiàn)內(nèi) 存不足的異常橄杨。所以秘症，placement new非常適合那些對(duì)時(shí)間要求比較高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不希望被打斷的應(yīng)用程序式矫。
使用步驟
在很多情況下乡摹，placement new的使用方法和其他普通的new有所不同。這里提供了它的使用步驟采转。
第一步 緩存提前分配
有三種方式：
1.為了保證通過placement new使用的緩存區(qū)的memory alignmen(內(nèi)存隊(duì)列)正確準(zhǔn)備聪廉，使用普通的new來分配它：在堆上進(jìn)行分配
class Task ;
char * buff = new [sizeof(Task)]; //分配內(nèi)存
(請(qǐng)注意auto或者static內(nèi)存并非都正確地為每一個(gè)對(duì)象類型排列，所以，你將不能以placement new使用它們板熊。)
2.在棧上進(jìn)行分配
class Task ;
char buf[N*sizeof(Task)]; //分配內(nèi)存
3.還有一種方式框全，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：對(duì)象的分配
在剛才已分配的緩存區(qū)調(diào)用placement new來構(gòu)造一個(gè)對(duì)象邻邮。
Task *ptask = new (buf) Task
第三步：使用
按照普通方式使用分配的對(duì)象：
ptask->memberfunction();
ptask-> member;
//...
第四步：對(duì)象的析構(gòu)
一旦你使用完這個(gè)對(duì)象竣况，你必須調(diào)用它的析構(gòu)函數(shù)來毀滅它。按照下面的方式調(diào)用析構(gòu)函數(shù)：
ptask->~Task(); //調(diào)用外在的析構(gòu)函數(shù)
第五步：釋放
你可以反復(fù)利用緩存并給它分配一個(gè)新的對(duì)象（重復(fù)步驟2筒严，3丹泉，4）如果你不打算再次使用這個(gè)緩存，你可以象這樣釋放它：
delete [] buf;
跳過任何步驟就可能導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間的崩潰鸭蛙，內(nèi)存泄露摹恨，以及其它的意想不到的情況。如果你確實(shí)需要使用placement new娶视，請(qǐng)認(rèn)真遵循以上的步驟晒哄。
性能對(duì)比
采用placement new和new的方式創(chuàng)建和刪除對(duì)象一萬次，統(tǒng)計(jì)時(shí)間肪获，單位是us寝凌。
int main()
{
{
uint64_t start = GetCurrentTimeInMicroSeconds();
for (uint32_t i = 0; i < 10000; ++i)
{
Test* test = new(gMemoryCache) Test();
test->~Test();
}
std::cout << GetCurrentTimeInMicroSeconds() - start << std::endl;
}
{
uint64_t start = GetCurrentTimeInMicroSeconds();
for (uint32_t i = 0; i < 10000; ++i)
{
Test* test = new Test();
delete test;
}
std::cout << GetCurrentTimeInMicroSeconds() - start << std::endl;
}
}
結(jié)果：
placement new: 186
new : 1448
結(jié)論：在頻繁構(gòu)造和析構(gòu)對(duì)象的場(chǎng)景中，placement new對(duì)性能有7倍的提升孝赫。
