C++ 定位构造

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看起来不可能的事情在C++中总能找到解决的办法。
正如，直接调用构造函数是不可能的，然而可以用placement new 欺骗编译器调用构造函数。

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1、placement new 为何物？
placement new 是重载operator new 的一个标准、全局的版本，它不能够被自定义的版本代替（不像普通版本的operator new 和 operator delete能够被替换）。


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void *operator new( size_t, void *p ) throw()

    { return p; }

placement new的执行忽略了size_t参数，只返还第二个参数。其结果是允许用户把一个对象放到一个特定的地方，达到调用构造函数的效果。


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class SPort { ... }; // represents a serial port

const int comLoc = 0x00400000; // location of a port

//...

void *comAddr = reinterpret_cast<void *>(comLoc);

SPort *com1 = new (comAddr) SPort; // create object at comLoc

com1->~SPort(); //释放

2、new 、operator new 和 placement new 一样吗？
new ：不能被重载，其行为总是一致的。它先调用operator new分配内存，然后调用构造函数初始化那段内存。
operator new：要实现不同的内存分配行为，应该重载operator new，而不是new。
delete和operator delete类似。
placement new：只是operator new重载的一个版本。它并不分配内存，只是返回指向已经分配好的某段内存的一个指针。因此不能删除它，但需要调用对象的析构函数。

3、在已有的内存上用placement new分配数组


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const int numComs = 4;

//...

SPort *comPorts = new (comAddr) SPort[numComs]; // create array

int i = numComs;

while( i )

    comPorts[--i].~SPort();

4、用Placement new 解决buffer的问题
用new分配的数组缓冲时，由于调用了默认构造函数，因此执行效率上不佳。若没有默认构造函数则会发生编译时错误。用Placement new可以解决此类问题。


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const size_t n = sizeof(string) * BUFSIZE;

string *sbuf = static_cast<string *>(::operator new( n ));

int size = 0;

//此时，buffer还没有初始化，因此需要用 placement new 调用copy构造函数初始化。

void append( string buf[], int &size, const string &val )

    { new (&buf[size++]) string( val ); } // placement new

//最后的清理

void cleanupBuf( string buf[], int size ) {

    while( size )

        buf[--size].~string(); // destroy initialized elements

    ::operator delete( buf ); // free storage

}

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在处理内存分配的时候，C++程序员会用new操作符（operator new）来分配内存，并用delete操作符（operator delete）来释放内存。这是一个new操作符的例子。


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class CTest

{

};

// . . . 代码

// 分配一个对象

CTest * pTest = new Test;

// 分配一个有十个对象的数组 (CTest 要有缺省构造函数（default constuctor）)

CTest * p10Tests = new Test[ 10];

虽然这种写法在大多数时候都工作得很好，但还是有些情况下使用new是很烦人的，比如当你想重新分配一个数组或者当你想在预分配的内存上构造一个对象的时候。

比如第一种情况，重新分配一个数组效率是很低的：


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// 分配一个有10个对象的数组

CTest * pTests = new Test[ 10];

// . . .

// 假设现在我们需要11个对象

CTest * pNewTests = new Test[ 11];

// . . . 我们必须把原来的对象拷贝到新分配的内存中

for ( int i = 0; i < 10; i++)

pNewTests[ i] = pTests[ i];

delete pTests;

pTests = pNewTests;

如果你想在预分配的内存上创建对象，用缺省的new操作符是行不通的。要解决这个问题，你可以用placement new构造。它允许你构造一个新对象到预分配的内存上：

// buffer 是一个void指针 (void *)
// 用方括号[] 括起来的部分是可选的
[CYourClass * pValue = ] new( buffer) CYourClass[( parameters)];

下面是一些例子：


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#include <new>

class CTest

{

public:

CTest()

{}

CTest( int)

{}

};

int main(int argc, char* argv[])

{

// 由于这个例子的目的，我们不考虑内存对齐问题

char strBuff[ sizeof( CTest) * 10 + 100];

CTest * pBuffer = ( CTest *)strBuff;

// 缺省构造

CTest * pFirst = new(pBuffer) CTest;

// 缺省构造

CTest * pSecond = new(pBuffer + 1) CTest;

// 带参数的构造；

// 不理会返回的指针

new(pBuffer + 2) CTest( 5);

// 带参数的构造

CTest * pFourth = new( pBuffer + 3) CTest( 10);

// 缺省构造

CTest * pFifth = new(pBuffer + 4) CTest();

// 构造多个元素（缺省构造）

CTest * pMultipleElements = new(pBuffer + 5) CTest[ 5];

return 0;

}

当你有自己的内存缓冲区或者在你实现自己的内存分配策略的时候，placement new会很有用。事实上在STL中广泛使用了placement new来给容器分配内存；每个容器类都有一个模版参数说明了构造/析构对象时所用的分配器（allocator）。

在使用placement new的时候，你要记住以下几点：加上头文件#include <new>

你可以用placement new构造一个数组中的元素。要析构一个用placement new分配的对象，你应该手工调用析构函数（并不存在一个“placement delete”）。它的语法如下：


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pFirst->~CTest();

pSecond->~CTest();

// . . . 等等

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void someCode()

{

    char memory[sizeof(Fred)];

    void* p = memory;

    Fred* f = new(p) Fred();

...

    f->~Fred();   // Explicitly call the destructor for the placed object

}

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【注】很浅显的关于placement new的文章，入门读读，不错！

placement new 是重载operator new的一个标准、全局的版本，它不能被自定义的版本代替（不像普通的operator new和operator delete能够被替换成用户自定义的版本）。

它的原型如下：


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<tt style="color:#454545;font-size:14px;line-height:21px;background-color:#ffffff;">void *operator new( size_t, void *p ) throw() { return p; }</tt>

首先我们区分下几个容易混淆的关键词：new、operator new、placement new
new和delete操作符我们应该都用过，它们是对堆中的内存进行申请和释放，而这两个都是不能被重载的。要实现不同的内存分配行为，需要重载operator new，而不是new和delete。

看如下代码：


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<tt style="color:#454545;font-size:14px;line-height:21px;background-color:#ffffff;">class MyClass {…};

MyClass * p=new MyClass;</tt>

这里的new实际上是执行如下3个过程：

1. 调用operator new分配内存 ；2. 调用构造函数生成类对象；3. 返回相应指针。

operator
new就像operator+一样，是可以重载的。如果类中没有重载operator new，那么调用的就是全局的::operator
new来完成堆的分配。同理，operator new[]、operator delete、operator
delete[]也是可以重载的，一般你重载的其中一个，那么最后把其余的三个都重载一遍。

至
于placement new才是本文的重点。其实它也只是operator
new的一个重载的版本，只是我们很少用到它。如果你想在已经分配的内存中创建一个对象，使用new时行不通的。也就是说placement
new允许你在一个已经分配好的内存中（栈或者堆中）构造一个新的对象。原型中void*p实际上就是指向一个已经分配好的内存缓冲区的的首地址。

我
们知道使用new操作符分配内存需要在堆中查找足够大的剩余空间，这个操作速度是很慢的，而且有可能出现无法分配内存的异常（空间不够）。
placement
new就可以解决这个问题。我们构造对象都是在一个预先准备好了的内存缓冲区中进行，不需要查找内存，内存分配的时间是常数；而且不会出现在程序运行中途
出现内存不足的异常。所以，placement new非常适合那些对时间要求比较高，长时间运行不希望被打断的应用程序。

使用方法如下：
1. 缓冲区提前分配
可以使用堆的空间，也可以使用栈的空间，所以分配方式有如下两种：


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<tt style="color:#454545;font-size:14px;line-height:21px;background-color:#ffffff;">class MyClass {…};

char *buf=new char[N*sizeof(MyClass)+sizeof(int)];或者char buf[N*sizeof(MyClass)+sizeof(int)];</tt>

2. 对象的构造


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<tt style="color:#454545;font-size:14px;line-height:21px;background-color:#ffffff;">MyClass * pClass=new(buf) MyClass;</tt>

3. 对象的销毁
一旦这个对象使用完毕，你必须显式的调用类的析构函数进行销毁对象。但此时内存空间不会被释放，以便其他的对象的构造。


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<tt style="color:#454545;font-size:14px;line-height:21px;background-color:#ffffff;">pClass->~MyClass();</tt>

4. 内存的释放
如果缓冲区在堆中，那么调用delete[] buf;进行内存的释放；如果在栈中，那么在其作用域内有效，跳出作用域，内存自动释放。

注意：

在
C++标准中，对于placement operator new []有如下的说明： placement operator new[] needs
implementation-defined amount of additional storage to save a size of
array. 所以我们必须申请比原始对象大小多出sizeof(int)个字节来存放对象的个数，或者说数组的大小。
使用方法第二步中的new才是placement new，其实是没有申请内存的，只是调用了构造函数，返回一个指向已经分配好的内存的一个指针，所以对象销毁的时候不需要调用delete释放空间，但必须调用析构函数销毁对象。

reference:http://hi.baidu.com/gamedot/item/05c8c831ee1a2624b2c0c5a1

时间： 2024-11-25 15:21:28

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