operator new()和operator new[]()有什么区别？

Question

operator new()和operator new[]()有什么区别？

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fncs：operator new和operator new[]（不是new和new[]运算符）之间有什么区别吗？除了调用语法，当然。我问这个问题是因为我可以使用::operator new(sizeof(T)*numberOfObject)来分配X个字节的对象，并使用数组表示法访问它们，那么::operator new[]有什么大不了的呢？它只是一种语法糖吗？

#include <new>
#include <iostream>
#include <malloc.h>

using namespace std;
struct X
{
  int data_;
  X(int v):data_(v){}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
  unsigned no = 10;
  void* vp = ::operator new(sizeof(X) * no);
  cout << "Mem reserved: " << _msize(vp) << '\n';
  X* xp = static_cast<X*>(vp);
  for (unsigned i = 0; i < no; ++i)
  {
    new (xp + i) X(i);
  }
  for (unsigned i = 0; i < no; ++i)
  {
    cout << (xp[i]).data_ << '\n';
  }
  for (unsigned i = 0; i < no; ++i)
  {
    (xp + i)->~X();
  }
  ::operator delete(vp);
  return 0;
}

- There is nothing we can do

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除了你的代码无法通过标准的C++编译器（请查找“main”的签名）之外，它并没有说明如何使用operator new[]。也许你发布了属于其他问题的代码？ - Cheers and hth. - Alf

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在有关内存分配函数的问题中，最好不要发布包含内存泄漏的示例代码（除非您正在询问是否存在泄漏）。 - Ben Voigt

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你用一种我认为是非法的方式使用了delete，来代替一个内存泄漏。标准规定“delete-expression”运算符销毁由“new-expression”创建的最派生对象或数组。” vp确实指向由“new-expression”创建的对象，但它是放置（placement）new，而且new和delete的调用不匹配。具体地说，以这种方式调用delete vp;并不能撤消它之前的vp = ::operator new(sizeof(X) * no);语句。 - Ben Voigt

@Ben 那你会怎么做呢？我的意思是你会用什么方式去释放它？你会首先显式地调用每个对象的析构函数，然后再调用 delete vp 吗？ - There is nothing we can do

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@There：有不同的版本可供实现者在特定情况下提供适当的优化机会。 - Martin York

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5个回答

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在你的示例代码中，你使用了放置 new 来执行 operator new[] 自动执行的构造 - 不同之处在于 new[] 只会执行默认构造，而你正在执行非默认放置构造。

以下内容与你的示例更或多或少等效：

#include <iostream>

using namespace std;

struct X
{
    int data_;
    X(int v=0):data_(v){}
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    unsigned no = 10;

    X* xp = new X[no];

    for (unsigned i = 0; i < no; ++i) {
        X tmp(i);
        xp[i] = tmp;
    }

    for (unsigned i = 0; i < no; ++i)
    {
        cout << (xp[i]).data_ << '\n';
    }

    delete[] xp;

    return 0;
}

这个例子中的区别在于：

我认为这个例子更易读（强制类型转换可能很丑陋，而放置new是一种相当高级的技术，不经常使用，因此不经常被理解）
它正确地销毁了分配的对象（在这个例子中并不重要，因为对象是POD，但在一般情况下，您需要调用数组中每个对象的析构函数）
它必须默认构造对象数组，然后迭代它们以设置对象的实际值 - 这是这个例子与您的例子相比的一个缺点

我认为通常使用new[]/delete[]比分配原始内存并使用放置new来构造对象要好得多。它将簿记复杂性推入这些运算符中，而不是在您的代码中。但是，如果“默认构造/设置所需值”操作的成本被发现过高，则手动执行它的复杂性可能是值得的。那应该是非常罕见的情况。

当然，任何关于new[]/delete[]的讨论都需要提到，使用new[]/delete[]可能应该避免，而应该选择使用std::vector。

- Michael Burr

在评论中进行了一些讨论后，我们了解到他的问题是关于void* ::operator new(std::size_t)函数，而不是new运算符。 - Ben Voigt

阅读了评论后，我比以往更加困惑 - 评论似乎大多在讨论如何正确销毁使用放置new创建的对象。我应该删除这个答案吗？它仍然似乎与问题相关（除了问题已被修改为销毁“放置”对象），但你说我没有抓住重点。 - Michael Burr

根据我的理解，他在问 void* ::operator new[](size_t) 是否是 ::operator new(size_t) 的语法糖，也就是说他是否可以直接调用标量版本而省略中间人。答案是否定的，因为 ::operator new[]() 返回一个指针，可以（不会有未定义行为）传递给 ::operator delete[](void*)，而 ::operator new() 则不行。顺便说一句，我的意思是我回答后的前四条评论，而不是问题本身，也许这是引起混淆的原因。 - Ben Voigt

@There：你没有看到我的评论吗？将::operator new[]()的返回值传递给::operator delete[](void*)是正确的。将::operator new()的返回值传递给::operator delete[](void*)会引发未定义的行为。仅仅因为两个函数具有相同的签名并不意味着它们是相同的函数。显然，sin(x)和cos(x)不是相同的函数，尽管它们都具有相同的签名。 - Ben Voigt

@那里：你是不是太迟钝了？一个值的意义不仅仅在于它的类型。考虑这个例子：int* p1 = new int; int* p2 = new int[10];。p1和p2都有相同的类型，但是p2[8] = 5;是有效的，而p1[8] = 5则是未定义的行为。malloc也返回void*。你认为调用::operator delete[](malloc(5))可以吗？C++标准说不行。我可以举出无数例子，但是除非你放弃你预先设定的观念，即你正在解释为什么new和new[]是相同的，并停下来思考你可能是错的，否则更多的例子也没有任何好处。 - Ben Voigt

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函数 void* operator new(size_t) 和 void* operator new[](size_t) 的所需行为之间几乎没有什么区别，除了它们与不同的释放函数配对。

这些运算符本身非常不同。运算符之间的差异之一是使用哪个分配函数，但最终还有许多其他差异，包括调用多少构造函数等。但是您的示例代码并未使用这些运算符（嗯，它正在使用放置 new）。您可能需要更改问题标题以明确这一点。

来自 [basic.stc.dynamic.deallocation] 章节：

如果一个释放函数通过抛出异常来终止，那么行为是未定义的。提供给释放函数的第一个参数的值可能是空指针值；如果是这样，并且释放函数是标准库中提供的，则调用没有效果。否则，在标准库中提供给operator delete(void*)的值应该是先前调用标准库中的operator new(std::size_t)或operator new(std::size_t, const std::nothrow_t&)返回的值之一，并且在标准库中提供给operator delete[](void*)的值应该是先前调用标准库中的operator new[](std::size_t)或operator new[](std::size_t, const std::nothrow_t&)返回的值之一。

- Ben Voigt

@Ben 所以基本上我说“indexed”版本的这个函数只是一种语法糖并没有错吧？ - There is nothing we can do

@Ben 对于你最后的评论：（在VS中）最终调用的是operator delete(void*)。因此，无论您是调用delete vp;还是delete[] vp;，都将调用相同的operator delete(void*)。 - There is nothing we can do

这让我想到一个很好的问题，因为至少在MSVC中，operator new[]的实现是return (operator new(count));。 - Stuart Golodetz

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@Stuart：我没有一个完美的答案。我可以想到很多理由为不同类型的对象（不同大小）从不同的池中分配内存，我也可以看到任何定义自定义operator new的类可能不希望从中分配数组（特别是考虑到允许数组存储稍后delete需要调用的析构函数数量的开销），但现在我想不出全局单个对象和数组被分配不同的任何理由。尽管与特定于类的情况保持一致是一件好事，在我看来。 - Ben Voigt

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@Stuart：这里又有一个：它提供了一种检测许多 new/delete 不匹配的情况的方法，对于调试版本的分配器来说非常有用，因为它可以捕获析构函数没有被调用的真实问题。 - Ben Voigt

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分配是一回事，对象的构造/销毁是另一回事。

new 执行一次分配和一次构造。然而，new[] 仍然分配一个连续的内存块，但调用多个构造函数。

delete 和 delete[] 的情况也是一样的。

顺便说一句 - 我不完全确定我即将说的话，但我相信如果您从 new[] 收到一个地址并调用 delete，您不会立即发生内存泄漏。整个内存块可能会被释放。然而，这是无效的，因为您只会在第一个对象上调用析构函数，而不是在数组中每个对象上都调用。这可能会导致二次内存泄漏...当然还有由于构造函数和析构函数之间破坏了1-1关系而产生的大量逻辑错误。

(此外，请记得考虑使用 boost::array 或 std::vector 而不是使用 new[]！ :))

- Kos

在评论中进行了一些讨论后，我们了解到他的问题是关于void* ::operator new(std::size_t)函数，而不是new运算符。 - Ben Voigt

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正如user sankoz在他的回答中对于实际上相同的问题所解释的那样，拥有单独的operator new[]是为了分别重载类中的单个对象分配和数组分配。

例如，如果您有一些特定的类，并且您知道它的实例永远不会大于50个字节，您可能希望为该类重载operator new，以便其实例在大小为50的超快速分配器上分配。

但是，如果用户调用new[]呢？数组可以具有任意数量的元素，因此您无法普遍地将它们分配到自定义分配器上。解决方案是，除非您想要，否则您不必关心数组分配。

- sharptooth

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- AnT stands with Russia · Accepted Answer

这些函数（operator new等）通常不是直接调用的，而是由new/new[]表达式隐式调用（对称地，operator delete/operator delete[]函数由delete/delete[]表达式隐式调用）。使用非数组类型的new语法的表达式将隐式调用operator new函数，而使用new[]的表达式将隐式调用operator new[]。

这里的重要细节是，由new[]表达式创建的数组通常会在稍后由delete[]表达式销毁。后者需要知道要销毁的对象数量（如果对象具有非平凡的析构函数），即这些信息必须以某种方式从new[]表达式（在其已知时）传递到相应的delete[]表达式（在需要时）。在典型的实现中，此信息存储在new[]表达式分配的块内部，因此在对operator new[]的隐式调用中请求的内存大小通常比元素数和元素大小的乘积大。额外的空间用于存储家庭信息（即元素数量）。稍后的delete[]表达式将检索该家庭信息，并在实际调用operator delete[]释放内存之前使用它来调用正确数量的析构函数。

在您的示例中，您没有使用任何这些机制。在您的示例中，您显式调用内存分配函数，手动执行构造，并完全忽略了销毁步骤（这是可以的，因为您的对象具有平凡的析构函数），这意味着至少对于销毁目的，您不需要跟踪数组中元素的确切数量。无论如何，您会手动跟踪该数字，存储在一个no变量中。

然而，在一般情况下，这是不可能的。在一般情况下，代码将使用new[]表达式和delete[]表达式，并且元素数量必须以某种方式从new[]传递到delete[]，这意味着它必须在内部存储，这就是为什么需要专门为数组分配内存的函数- operator new[]。它与仅具有上述乘积作为大小的operator new不等效。