将placement new 与存储类一起使用时的额外构造

Question

在我想避免动态内存分配的情况下，我将 new 运算符替换为本质上使用某些静态分配对象的内存的进程（下面的 Storage 类）。您可以在下面看到一个最小的工作示例：

#include <cassert>
#include <iostream>

struct Object { 
  Object() { std::cout << "Creating a new object\n"; } 
  static void *operator new(size_t);
  static void operator delete(void *p);
};

static struct { 
  Object where;
  bool allocated = false;
} Storage; // 1

void *Object::operator new(size_t) { 
  assert(!Storage.allocated);
  auto p = ::new (&Storage.where) Object; // 2
  Storage.allocated = true;
  
  return p;
}

void Object::operator delete(void *p) { 
  assert(Storage.allocated);
  static_cast<Object *>(p)->~Object();
  Storage.allocated = false;
}

int main() { Object *obj = new Object; } // 3

我的问题与对构造函数的调用次数有关。当我run 上述程序时，我希望调用构造函数两次（在上面的 cmets 中标记为 1 和 2）但我得到的输出是：

创建一个新对象

创建一个新对象

创建一个新对象

为什么构造函数被调用三次？我只希望通过静态对象和对放置 new 的调用来调用构造函数。我尝试使用 gdb 跟踪代码，但这对我来说毫无意义，因为位置 //3 是 where 对构造函数的第三次调用。

我想知道的原因是因为出现了一个案例，这个额外的构造函数调用会导致不必要的副作用；到现在为止，这个额外的调用没有被注意到。

Answer 1

出于某种奇怪的原因，您的 operator new 在应该分配内存时调用了构造函数。这意味着对new 的调用最终会调用Object 的构造函数两次。 operator new 有一个电话，main 有另一个电话。

你可能想要这个：

void *Object::operator new(size_t) { 
  assert(!Storage.allocated);
  Storage.allocated = true;
  return reinterpret_cast<void *> (&Storage.where);
}

想象一下，如果构造函数采用整数参数，main 中的行看起来像这样：

Object *obj = new Object(7);

operator new 如何知道如何正确构造对象？那不是你应该这样做的地方！

Answer 2

Object *obj = new Object; 做了两件事：

1. 通过调用operator new分配内存

2. 调用构造函数。

您的operator new 也调用了构造函数，因此该语句调用了构造函数两次（一次用于全局变量初始化）。

注意delete 是一样的。 delete obj; 做了两件事：

1. 调用析构函数。

2. 通过调用operator delete释放内存

你的operator delete 也不应该调用析构函数，因为那样析构函数会被调用两次。