轉載 - C++ - placement new

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

 有關placement new
                                            做者： hzh512

1. placement new的含義
placement new 是重載operator new 的一個標準、全局的版本，它不可以被自定義的版本代替（不像普通版本的operator new 和 operator delete可以被替換）。

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

placement new的執行忽略了size_t參數，只返還第二個參數。其結果是容許用戶把一個對象放到一個特定的地方，達到調用構造函數的效果。

和其餘普通的new不一樣的是，它在括號裏多了另一個參數。好比：
Widget * p = new Widget; - - - - - - - - - //ordinary new 
pi = new (ptr) int; pi = new (ptr) int;     //placement new

括 號裏的參數ptr是一個指針，它指向一個內存緩衝器，placement new將在這個緩衝器上分配一個對象。Placement new的返回值是這 個被構造對象的地址(好比括號中的傳遞參數)。placement new主要適用於：在對時間要求很是高的應用程序中，由於這些程序分配的時間是肯定 的；長時間運行而不被打斷的程序；以及執行一個垃圾收集器 (garbage collector)。

2. new 、operator new 和 placement new 區別
new ：不能被重載，其行爲老是一致的。它先調用operator new分配內存，而後調用構造函數初始化那段內存。

operator new：要實現不一樣的內存分配行爲，應該重載operator new，而不是new。

delete和operator delete相似。

delete首先調用對象的析構函數，而後調用operator delete釋放掉所使用的內存。

placement new：只是operator new重載的一個版本。它並不分配內存，只是返回指向已經分配好的某段內存的一個指針。所以不能刪除它，但須要調用對象的析構函數。
3. new 操做符的執行過程
　　(1). 調用operator new分配內存 ；
　　(2). 調用構造函數生成類對象；
　　(3). 返回相應指針。

operator new 就像operator+同樣，是能夠重載的。若是類中沒有重載operator new，那麼調用的就是全局的::operator new來完成堆的分 配。同理，operator new[]、operator delete、operator delete[]也是能夠重載的，其實 operator new也是operator new的一個重載的版本，只是不多用而已。若是你想在已經分配的內存中建立一個對象，使用new時行不通 的。也就是說placement new容許你在一個已經分配好的內存中（棧或者堆中）構造一個新的對象。原型中void*p實際上就是指向一個已經分配 好的內存緩衝區的的首地址。
4.  Placement new 存在的理由
(1).用Placement new 解決buffer的問題

問 題描述：用new分配的數組緩衝時，因爲調用了默認構造函數，所以執行效率上不佳。若沒有默認構造函數則會發生編譯時錯誤。若是你想在預分配的內存上建立 對象，用缺省的new操做符是行不通的。要解決這個問題，你能夠用placement new構造。它容許你構造一個新對象到預分配的內存上。

(2).增大時空效率的問題
 
使用new操做符分配內存須要在堆中查找足夠大的剩餘空間，顯然這個操做速度是很慢的，並且有可能出現沒法分配內存的異常（空間不夠）。 
placement new 就能夠解決這個問題。咱們構造對象都是在一個預先準備好了的內存緩衝區中進行，不須要查找內存，內存分配的時間是常數；並且不會出如今程序運行中途出現內 存不足的異常。因此，placement new很是適合那些對時間要求比較高，長時間運行不但願被打斷的應用程序。
5. 使用步驟
在不少狀況下，placement new的使用方法和其餘普通的new有所不一樣。這裏提供了它的使用步驟。

第一步  緩存提早分配
有三種方式：
1.爲了保證經過placement new使用的緩存區的memory alignmen(內存隊列)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)]; //分配內存

(請注意auto或者static內存並不是都正確地爲每個對象類型排列，因此，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)]; //分配內存

3.還有一種方式，就是直接經過地址來使用。(必須是有意義的地址)

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

第二步：對象的分配

在剛纔已分配的緩存區調用placement new來構造一個對象。

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

ptask->memberfunction();

ptask-> member;

//...

第四步：對象的析構

一旦你使用完這個對象，你必須調用它的析構函數來毀滅它。按照下面的方式調用析構函數：

ptask->~Task(); //調用外在的析構函數

第五步：釋放

你能夠反覆利用緩存並給它分配一個新的對象（重複步驟2，3，4）若是你不打算再次使用這個緩存，你能夠象這樣釋放它：

delete [] buf;

跳過任何步驟就可能致使運行時間的崩潰，內存泄露，以及其它的意想不到的狀況。若是你確實須要使用placement new，請認真遵循以上的步驟。