堆上内存分配的 new 运算符

Question

我在查看 new 操作符的签名。它是：

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);

但是当我们使用这个运算符时，我们从来没有用过强制类型转换。也就是说

 int *arr = new int;

那么，在这种情况下C++如何将类型为void*的指针转换为int*？因为即使malloc返回void*，我们仍需要明确使用类型转换。

- Chander Shivdasani

Answer 1

在C++中，operator new和new操作符之间有一个非常微妙的区别。（请再次阅读...顺序很重要！） operator new函数是C++中malloc函数的类比。它是一个原始内存分配器，其责任仅仅是生成一块内存来构建对象。它不会调用任何构造函数，因为这不是它的工作。通常情况下，在C++代码中你不会直接看到operator new的使用；它看起来有些奇怪。例如：

void* memory = operator new(137); // Allocate at least 137 bytes

new运算符是一个关键字，用于为对象分配内存并调用其构造函数。这在C++代码中最常见。当你写下以下代码时：

int* myInt = new int;

您正在使用new运算符来分配一个新的整数。在内部，new运算符的工作原理大致如下：

1. 使用operator new分配内存以容纳所请求的对象。
2. 调用对象构造函数（如果有）。如果这会引发异常，请使用operator delete释放上述内存，然后传播异常。
3. 返回指向新构造对象的指针。

因为new运算符和operator new是分开的，所以可以使用new关键字来构造对象而不实际分配任何内存。例如，著名的placement new允许您在用户提供的内存中的任意内存地址上构建对象。例如：

T* memory = (T*) malloc(sizeof(T)); // Allocate a raw buffer
new (memory) T(); // Construct a new T in the buffer pointed at by 'memory.'

通过定义自定义的operator new函数重载new运算符，可以让您以这种方式使用new：您指定分配的方式，C++编译器将把它连接到new运算符中。

如果你好奇的话，delete关键字也是同样的道理。有一个叫做operator delete的释放内存的函数，还有一个负责调用对象析构函数和释放内存的delete运算符。但是，operator new和operator delete可以在这些上下文之外使用，例如代替C中的malloc和free。

- templatetypedef

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第二步应该是“调用对象构造函数（如果有）。如果这引发了任何异常，则释放上述内存并传播异常。” - GManNickG

@GMan- 感谢你发现了这个问题！是我的错。我会修复它的。 - templatetypedef

还有，您能向我推荐一些类似这样的珍珠般的书吗？ - Chander Shivdasani

@Chander Shivdasani- 很高兴能帮忙；别忘了接受答案。;-) 这个智慧珠子基于Scott Meyers在《Effective C++，第3版》中对new的讨论，该书被广泛认为是C++最好的书之一。它将把你从一个优秀的C++编码人员转变为一个伟大的C++编码人员，并向你展示各种酷炫的想法，这些想法你从未想过可以用C++表达。我强烈推荐它。 - templatetypedef

非常感谢...我一定会得到一份副本。 - Chander Shivdasani

Answer 2

您把new表达式和operator new()函数混淆了。当编译器编译前者时，它会在其他内容中生成对operator new()函数的调用，并传递足以容纳new表达式中提到的类型的大小，然后返回该类型的指针。

- sharptooth

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给那位点了踩的人 - 这个回答有什么问题吗？它看起来完全正确。 - templatetypedef