如何正确释放由placement new分配的内存？

Question

如何正确释放由placement new分配的内存？

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我曾在某处读到过，当你使用定位new时，必须手动调用析构函数。

考虑以下代码：

   // Allocate memory ourself
char* pMemory = new char[ sizeof(MyClass)];

// Construct the object ourself
MyClass* pMyClass = new( pMemory ) MyClass();

// The destruction of object is our duty.
pMyClass->~MyClass();

据我所知，操作符delete通常会调用析构函数，然后释放内存，对吗？那么为什么我们不使用delete呢？

答案：据我所知，操作符delete通常会调用析构函数，然后释放内存。那为什么不直接使用delete呢？

delete pMyClass;  //what's wrong with that?

在第一种情况下，我们在调用析构函数后被迫将 pMyClass 设置为 nullptr，就像这样：

pMyClass->~MyClass();
pMyClass = nullptr;  // is that correct?

但是析构函数并没有释放内存，对吗？ 那这算不算内存泄漏呢？

我有些困惑，你能解释一下吗？

- codekiddy

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从技术上讲，placement new 不会分配内存。但在这种情况下，这只是一个细节。 - Griwes

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@Griwes：+1。可以说这是一个基本观点 :) - Stuart Golodetz

5个回答

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这种做法是错误的原因之一：

delete pMyClass;

这意味着您必须使用delete[]删除pMemory，因为它是一个数组：

delete[] pMemory;

你不能同时执行上述两个操作。

同样地，你可能会问为什么不能使用malloc()来分配内存，使用放置new来构造对象，然后使用delete来删除并释放内存。原因是你必须匹配malloc()和free()，而不是malloc()和delete。

在现实世界中，放置new和显式析构函数调用几乎从未被使用。它们可能被标准库实现（或其他系统级编程中提到的注释）内部使用，但普通程序员不使用它们。我在多年的C++编程中从未在生产代码中使用过这样的技巧。

- Greg Hewgill

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只是提一下：在C++中进行操作系统开发或类似工作时，放置new也经常被使用。 - Griwes

嗨，实际上我们不必手动调用析构函数，因为delete[] pMemory将会调用析构函数并释放内存，对吧？ - codekiddy

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@codekiddy：delete[] pMemory 不会调用您对象的析构函数。 - Greg Hewgill

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当你说 delete[] x; 时，它会调用 x 数组中每个元素的析构函数。由于你的数组是 char 类型，所以对于每个字符不做任何操作。你之前只是碰巧在那里构造和析构了一个 MyClass，但这与 new 或 delete 没有任何关系。 - GManNickG

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你需要区分delete操作符和operator delete。特别是，如果你正在使用放置new，你需要显式调用析构函数，然后调用operator delete（而不是delete操作符）来释放内存，即：

X *x = static_cast<X*>(::operator new(sizeof(X)));
new(x) X;
x->~X();
::operator delete(x);

请注意，这里使用的是operator delete，它比delete运算符更低级，并且不涉及析构函数（基本上有点像free）。与之相比，delete运算符会在内部执行调用析构函数和调用operator delete等价的操作。

值得注意的是，您不必使用::operator new和::operator delete来分配和释放缓冲区——就放置new而言，缓冲区如何产生/被销毁并不重要。主要的核心思想是将内存分配和对象生命周期分离开来。

顺便提一下，可能会在类似游戏中应用它，在那里您可能希望预先分配大块内存以便精细地管理内存使用情况。然后，您可以在已经获得的内存中构建对象。

另一个可能的用途是优化的小型、固定大小的对象分配器。

- Stuart Golodetz

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如果您想象在一块内存中构建几个 MyClass 对象，那么理解起来可能更容易些。

在这种情况下，大致如下：

1. 使用 new char[10*sizeof(MyClass)] 或 malloc(10*sizeof(MyClass)) 分配一块巨大的内存块。 2. 使用 Placement New 在该内存中构造十个 MyClass 对象。 3. 做一些操作。 4. 调用每个对象的析构函数。 5. 使用 delete[] 或 free() 释放整个内存块。

如果您正在编写编译器或操作系统等代码，则可能需要执行此类操作。

在这种情况下，我希望您清楚为什么需要分开“析构函数”和“删除”步骤，因为您不一定会调用 delete。但是，您应该按照通常的方式（free、delete、对于巨大静态数组什么都不做、如果数组是另一个对象的一部分则正常退出等）释放内存；否则，内存将无法释放。

同时，请注意，如 Greg 所说，在这种情况下，您不能使用 delete，因为您使用 new[] 分配了数组，所以必须使用 delete[]。

还要注意，您需要假设未覆盖 MyClass 的 delete 函数，否则它将执行与“new”几乎完全不兼容的其他操作。

因此，我认为您不太可能想要像您描述的那样调用“delete”，但它有可能起作用吗？我认为这基本上与“我有两个不相关的类型，它们没有析构函数。我可以使用一个类型的指针 new 一个指针，然后通过另一种类型的指针删除该内存吗？”这个问题相同。换句话说，“我的编译器是否拥有所有已分配内容的一个大列表，或者可以为不同的类型执行不同的操作”。

我不确定。读取规范，它说：

5.3.5 ... 如果操作数的静态类型与其动态类型不同，则静态类型必须是操作数动态类型的基类，并且静态类型必须具有虚拟析构函数，否则行为未定义。

我认为这意味着：“如果您使用两个不相关的类型，则不起作用（可以通过虚拟析构函数多态地删除类对象）”。

因此，请不要这样做。我认为在实践中它可能经常起作用，如果编译器仅查看地址而不查看类型（并且两种类型都不是多重继承类，否则将破坏地址），但是不要尝试。

- Jack V.

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您将使用放置 new 进行共享内存 IPC：一个“初始化器”进程保留并映射共享内存，然后映射的内存由所有进程共享。

- Gyll

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可以查看英文原文，
原文链接

- Mooing Duck · Accepted Answer

使用 new 表达式会做两件事情，首先它调用函数 operator new 来分配内存，然后使用放置 new，在该内存中创建对象。而 delete 表达式则会调用对象的析构函数，然后调用 operator delete。是的，这些名称确实有些令人困惑。

//normal version                   calls these two functions
MyClass* pMemory = new MyClass;    void* pMemory = operator new(sizeof(MyClass));
                                   MyClass* pMyClass = new( pMemory ) MyClass();
//normal version                   calls these two functions
delete pMemory;                    pMyClass->~MyClass();
                                   operator delete(pMemory);

在您的情况下，您手动使用了放置new操作符，因此您还需要手动调用析构函数。由于您手动分配了内存，因此需要手动释放它。

但是，放置new操作符也设计用于使用内部缓冲区（以及其他场景），其中缓冲区不是使用operator new分配的，这就是为什么您不应该对其调用operator delete的原因。

#include <type_traits>

struct buffer_struct {
    std::aligned_storage_t<sizeof(MyClass), alignof(MyClass)> buffer;
};
int main() {
    buffer_struct a;
    MyClass* pMyClass = new (&a.buffer) MyClass(); //created inside buffer_struct a
    //stuff
    pMyClass->~MyClass(); //can't use delete, because there's no `new`.
    return 0;
}

< p > buffer_struct 类的目的是以任何方式创建和销毁存储空间，而 main 则负责构造/销毁 MyClass，请注意它们（几乎）完全独立于彼此。

_{* 我们必须确保存储空间足够大}