C++中的new和delete操作符重载

文章目录

1 new和delete操作符重载
- 1.1 new和delete操作符重载简介
- 1.2 静态存储区中创建动态对象
- 1.3 在指定的地址上创建C++对象
2 new[]和delete[]操作符重载

1 new和delete操作符重载

1.1 new和delete操作符重载简介

new/delete的本质是C++预定义的操作符，C++对这两个操作符做了严格的行为定义：

new：
1. 获取足够大的内存空间（默认为堆空间）。
2. 在获取的空间中调用构造函数创建对象。
delete：
1. 调用析构函数销毁对象。
2. 归还对象所占用的空间（默认为堆空间）。

在C++中能够重载new/delete操作符：

全局重载（不推荐）
局部重载（针对具体类进行重载）

重载new/delete的意义在于改变动态对象创建时的内存分配方式。

new和delete的重载方式：

需要注意的点：

new操作符重载函数返回后编译器会自动调用构造函数。
delete操作符重载函数调用前编译器会自动调用析构函数。

1.2 静态存储区中创建动态对象

#include <iostream>
#include <string>using namespace std;class Test
{static const unsigned int COUNT = 4;static char c_buffer[];static char c_map[];int m_value;
public:void* operator new (unsigned int size){void* ret = NULL;for(int i=0; i<COUNT; i++){if( !c_map[i] ){c_map[i] = 1;ret = c_buffer + i * sizeof(Test);cout << "succeed to allocate memory: " << ret << endl;break;}}return ret;}void operator delete (void* p){if( p != NULL ){char* mem = reinterpret_cast<char*>(p);int index = (mem - c_buffer) / sizeof(Test);int flag = (mem - c_buffer) % sizeof(Test);if( (flag == 0) && (0 <= index) && (index < COUNT) ){c_map[index] = 0;cout << "succeed to free memory: " << p << endl;}}}
};char Test::c_buffer[sizeof(Test) * Test::COUNT] = {0};
char Test::c_map[Test::COUNT] = {0};int main(int argc, char *argv[])
{cout << "===== Test Single Object =====" << endl;Test* pt = new Test;delete pt;cout << "===== Test Object Array =====" << endl;Test* pa[5] = {0};for(int i=0; i<5; i++){pa[i] = new Test;cout << "pa[" << i << "] = " << pa[i] << endl;}for(int i=0; i<5; i++){cout << "delete " << pa[i] << endl;delete pa[i];}return 0;
}

1.3 在指定的地址上创建C++对象

解决方案：

在类中重载new/delete操作符。
在new的操作符重载函数中返回指定的地址。
在delete操作符重载中标记对应的地址可用。

编程实验：自定义动态对象的存储空间

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>using namespace std;class Test
{static unsigned int c_count;static char* c_buffer;static char* c_map;int m_value;
public:static bool SetMemorySource(char* memory, unsigned int size){bool ret = false;c_count = size / sizeof(Test);ret = (c_count && (c_map = reinterpret_cast<char*>(calloc(c_count, sizeof(char)))));if( ret ){c_buffer = memory;}else{free(c_map);c_map = NULL;c_buffer = NULL;c_count = 0;}return ret;}void* operator new (unsigned int size){void* ret = NULL;if( c_count > 0 ){for(int i=0; i<c_count; i++){if( !c_map[i] ){c_map[i] = 1;ret = c_buffer + i * sizeof(Test);cout << "succeed to allocate memory: " << ret << endl;break;}}}else{ret = malloc(size);}return ret;}void operator delete (void* p){if( p != NULL ){if( c_count > 0 ){char* mem = reinterpret_cast<char*>(p);int index = (mem - c_buffer) / sizeof(Test);int flag = (mem - c_buffer) % sizeof(Test);if( (flag == 0) && (0 <= index) && (index < c_count) ){c_map[index] = 0;cout << "succeed to free memory: " << p << endl;}}else{free(p);}}}
};unsigned int Test::c_count = 0;
char* Test::c_buffer = NULL;
char* Test::c_map = NULL;int main(int argc, char *argv[])
{char buffer[12] = {0};Test::SetMemorySource(buffer, sizeof(buffer));cout << "===== Test Single Object =====" << endl;Test* pt = new Test;delete pt;cout << "===== Test Object Array =====" << endl;Test* pa[5] = {0};for(int i=0; i<5; i++){pa[i] = new Test;cout << "pa[" << i << "] = " << pa[i] << endl;}for(int i=0; i<5; i++){cout << "delete " << pa[i] << endl;delete pa[i];}return 0;
}

2 new[]和delete[]操作符重载

new[]/delete[]和new/delete完全不同：

动态对象数组创建通过new[]完成。
动态对象数组的销毁通过delete[]完成。
new[]/delete[]能够被重载，进而改变内存管理方式。

new[]/delete[]的重载方式：

注意事项：

new[]实际需要返回的内存空间可能比期望的要多。
对象数组占用的内存中需要保存数组信息。
数组信息用于确定构造函数和析构函数的调用次数。

编程实验：动态数组的内存管理

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>using namespace std;class Test
{int m_value;
public:Test(){m_value = 0;}~Test(){}void* operator new (unsigned int size){cout << "operator new: " << size << endl;return malloc(size);}void operator delete (void* p){cout << "operator delete: " << p << endl;free(p);}void* operator new[] (unsigned int size){cout << "operator new[]: " << size << endl;return malloc(size);}void operator delete[] (void* p){cout << "operator delete[]: " << p << endl;free(p);}
};int main(int argc, char *argv[])
{Test* pt = NULL;pt = new Test;delete pt;pt = new Test[5];delete[] pt;return 0;
}

参考资料：

C++深度解析教程

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