关于删除通过放置新创建的对象的困惑

Question

我不确定以下代码中发生了什么：

#include <iostream>

struct Foo
{
    double dummy{42};
    static void* operator new(std::size_t size, void* p)
    {
        std::cout << R"(Calling placement "operator new" for size )"
                  << size << '\n';
        return ::operator new(size, p);
    }

    Foo()
    {
        std::cout << "Foo::Foo()" << std::endl;
    }
    ~Foo()
    {
        std::cout << "~Foo::Foo()" << std::endl;
    }
};

int main()
{
    void* buf_heap = new char[128] {};
    Foo* pFoo_heap = new(buf_heap) Foo; // placement allocation

    // why does this line call the correct operator delete?
    delete pFoo_heap;

    // the line above seems to be equivalent to:
    // pFoo_heap->~Foo();
    // ::operator delete(buf_heap);
}

我知道每当在构造对象时使用放置new 时，都应手动调用析构函数，然后调用释放内存（通常通过::operator delete 或::operator delete[] 或free，具体取决于关于放置new 是如何实现的），参见例如How to delete object constructed via placement new operator?

但是，在我上面的代码中，我创建了一个 Foo 对象，我将它放在堆分配的内存中。然后，当我调用delete pFoo_heap 时，会自动调用析构函数（我理解），但是似乎内存也被释放了（在这种情况下为buf_heap）。也就是说，如果我尝试执行::operator delete[](buf_heap);，我会遇到段错误。

所以基本上是一行

delete pFoo_heap;

似乎等价于

pFoo_heap->~Foo(); 
::operator delete[](buf_heap);

确实是这样（或者只是UB）？为什么buf_heap中分配的内存被取消分配了？或者，换句话说，delete pFoo_heap; 是否知道内存来自哪里，即使是通过放置new 分配的？

Answer 1

为什么buf_heap中分配的内存被取消分配了？

因为您正在取消分配它。请注意buf_heap == pFoo_heap，因此当您执行delete pFoo_heap 时，它的工作方式恰好与您开始执行new Foo 时一样——您要删除的指针指向先前使用new 分配的内存。所以它......“有效”......

Answer 2

你问：

// why does this line call the correct operator delete?
delete pFoo_heap;

// the line above seems to be equivalent to:
// pFoo_heap->~Foo();
// ::operator delete(buf_heap);

那不是真的。您的代码会受到未定义行为的影响。来自 C++ 标准：

5.3.5 删除

2 如果操作数具有类类型，则通过调用上述转换函数将操作数转换为指针类型，并在本节的其余部分中使用转换后的操作数代替原始操作数。在第一种选择（delete object）中，delete 的操作数的值可能是一个空指针值，一个指向由前一个 new-expression 创建的非数组对象的指针，或指向表示此类对象的基类的子对象（1.8）的指针（第 10 条）。如果不是，则行为未定义。

在您的情况下，pFoo_heap 不是由 new-expression 创建的，buf_heap 是由 new-expression 创建的。你需要使用：

pFoo_heap->~Foo();
delete [] buf_heap;

对于一个表现良好的程序。