重载 new 和 delete

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重载 new 和 delete 操作符的方式与重载其它操作符的方式有非常大的不同。

使用 new 表达式时会依次发生三件事：

调用库函数 operator new 或者 operator new[] 来分配足够的裸的没有类型的内存以存储对象或数组

调用构造函数构造对象

返回指向这个新分配构建的对象的指针

使用delete表达式时将发生两件事：

调用析构函数进行析构

编译器调用库函数 operator delete 或者 operator delete[] 来释放内存

定义自己的 operator new 和 operator delete 函数可以 hook 掉内存分配过程。即便是库中已经包含了这些函数的定义，依然可以定义自己的版本，而编译器并不会抱怨说重复定义。反而，编译器会使用我们的版本。

当定义全局的 operator new 和 operator delete 函数，程序将在任何时候需要分配内存时都调用我们的函数。当编译器看到 new 或 delete 表达式时就会找到对应的操作符函数进行调用。如果被分配的对象是类类型，那么将首先在类作用域内（包括其基类作用域中）查找这两个函数，如果存在就调用它们。否则将从全局作用域中查找，如果编译器找到一个用户定义的版本，将调用此版本，如果还是找不到将调用库中的版本。

使用作用域操作符来指定使用的 new 或 delete 的版本，如：::new 和 ::delete

operator new 和 operator delete 接口

库中定义了 8 个重载的 operator new 和 delete 函数，前面四个支持抛出 bad_alloc 异常，后面的则支持不抛出异常。如：

nothrow_t 是定义在 new 头文件中的 struct，这个类型没有成员。new 头文件中还定义了 nothrow 的常量对象，用户可以将其传递给不抛出异常的 new 。

与析构函数一样，operator delete 是永远不会抛出异常的。

如果应用程序定义以上函数，必须定义在全局作用域或者作为类的成员，如果定义为类的成员，那么这些操作符函数则隐式是静态的。因而，这些函数不能操作类中的数据成员。

当编译器调用 operator new 时，其第一个参数被初始化为对象的大小。调用 operator new[] 则传递存储给定数目元素的大小。

当定义我们自己的 operator new 时，可以传递额外的参数。如果 new 表达式想要调用这种函数的话，就需要使用定位 new 的形式来传递额外的实参。定义的 operator new 一定不会是以下形式，如：

这个特别形式的函数原型是保留的给库使用，是不可以重复定义的。

调用 operator delete 时，编译器会传递待删除的对象的指针给这个函数。当将 operator delete 或 operator delete[] 定义为一个类成员时，函数可以有第一个参数为 size_t 类型，如果有的话，那么它将会被初始化为第一个参数所表示的对象的大小。真正调用的 delete 函数由被删除的对象的动态类型决定。

定义 operator new 和 operator delete 函数可以改变内存分配的方式，但是不能改变 new 和 delete 操作符的基本含义。

malloc 和 free 函数

malloc 和 free 是继承自 C 的库函数，我们的 operator new 和 operator delete 函数可以将底层工作交给这两个函数。其中 malloc 的参数是 size_t 乃是要分配的字节数，返回内存指针或者在失败时返回 0 。而 free 则以 malloc 的返回值作为参数，释放相关的内存，调用 free(0) 是合法的但是没有任何效果。

定位（placement）new 表达式

operator new 和 operator delete 是库中的常规函数，意味着可以直接调用这些函数。在语言的早期版本，应用程序为了分离分配内存和初始化工作，会调用 operator new 和 operator delete，这与现在的 allocator 中的 allocate 和 deallocate 成员函数的效果是一致的，它们只负责分配和回收内存。

与 allocator 不同的，早期版本无法直接调用构造函数对内存进行对象构造，相反，我们必须使用定位 new 的方式进行构造对象。定位 new 将提供额外的地址信息，如：

其中 place_address 就是希望在此处构建的内存地址。当我们使用以上形式时，调用的就是 operator new(size_t, void*) 的函数，将返回我们给出的指针实参，这个函数是编译器不允许我们重载的。定位 new 的工作就是在我们指定的地方进行对象初始化。

传递给 placement new 的指针可以不是之前 operator new 分配的内存的指针，甚至可以不是动态内存的指针。

显式调用析构函数

虽然不能直接调用构造函数，但是可以直接调用析构函数，与调用任何其它的成员函数一样的方式去调用析构函数。如：

与调用 allocator.destroy 一样，析构函数将清理对象但是不会释放其内存，我们可以重用此内存