我怎样才能明智地重载放置运算符 new？答案

【问题标题】：How could I sensibly overload placement operator new?我怎样才能明智地重载放置运算符 new？
【发布时间】：2011-04-10 03:46:49
【问题描述】：

C++ 允许重载 operator new - 全局和每个类 - 通常 operator new、operator new[] 与 new[] 语句和放置 operator new 一起使用。

这三个中的前两个通常因使用自定义分配器和添加跟踪而被重载。但是放置operator new 似乎很简单——它实际上在内部什么都不做。例如，在 Visual C++ 中，默认实现只返回传递给调用的地址：

//from new.h
inline void* operator new( size_t, void* where )
{
   return where;
}

它还能做什么？为什么以及如何合理地超载展示位置operator new？

【问题讨论】：

您是否要求使用重载 new 运算符？这是一个相当广泛的问题。
@Alexander Rafferty 我专门询问重载放置新的用途。在这种特定情况下，我看不出任何目的。
+1 用于进入头文件。
+1，有趣的问题，这就是我喜欢这样的原因:)
学究式：你不重载 operator new，你替换它（或覆盖它）。重载意味着创建一个新的方法/函数，使用与现有方法相同的名称但具有不同的签名。替换函数时，使用相同的签名。

标签： c++ visual-c++ memory-management operator-overloading

【解决方案1】：

正确答案是你不能替换操作符放置新。

§18.4.1.3 安置表格
这些函数是保留的，C++ 程序可能不会定义取代标准 C++ 库中的版本的函数。

基本原理：分配和解除分配操作符的唯一目的是分配和解除分配内存，因此当给定内存时不应该再做任何事情。（该标准特别指出这些功能“故意不执行其他操作。”）

【讨论】：

哇。 Visual C++ 9 很高兴地允许这样做。
@sharptooth：你的测试程序是什么？毫不奇怪，它是非法的，就像在 std 命名空间中添加东西（通常）是非法的一样。语言本身并不聪明，但标准库禁止它。
我通过进入编译器的头文件替换了 void* operator new[](size_t, void* where)。它工作得很好。实际上，我并没有替换它——我删除了它，使它无法使用，因为它是无法使用的。
@PaulDuBois：嗯？编辑编译器文件是个坏主意，现在你只能在一个非常特殊的配置上构建；为了什么利益？
没用，您仍然可以覆盖特定于类的放置新操作。

【解决方案2】：

从技术上讲，operator new 是任何operator new，除了所需的内存大小之外，它还接受其他参数。

所以，new(std::nothrow) X 使用了一个展示位置 operator new，new(__FILE__, __LINE__) X 也是如此。

覆盖operator new(size_t, void*) 的唯一原因可能是添加跟踪信息，但我认为对此的需求将非常低。

【讨论】：

实现它的一个原因可能是强制使用特定的内存分配器；当我们在 Windows 上做复杂的事情时，我们会遇到这种情况，因为必须强制使用一个特定 DLL 而不是另一个 DLL 使用的分配器。（是的，不同的库使用不同的分配器。只要代码匹配来自同一个库的new 和来自同一个库的delete。）
第一句错了，placement new有特定含义。并且放置 new 不能超载或替换。
@GMan：你是对的。接受额外参数的operator new 重载似乎没有特定名称，尽管它们通常使用放置语法来调用。
@GMan: new 使用额外参数调用称为“新位置”，无论该额外数据是否是应构造对象的地址。来自标准“new-placement 语法用于为分配函数提供附加参数。” （部分[expr.new]）。答案的前两句是正确的。最后一个是错误的，替换::operator new(size_t, void*)是被禁止的，所以你不能添加跟踪。

【解决方案3】：

One example 在 Stroustrup 的常见问题解答中。

【讨论】：

老实说，我不明白那个例子。
@sharptooth 找到了一个类似的例子，有一些额外的解释here（虽然有一些轻微的不准确）

【解决方案4】：

最明显的覆盖是复制这个实现。

另一个明智的做法是添加一些检查（例如，验证请求区域内没有“绑定标记”）。

但我认为，由于名称查找的机制（或不覆盖它以防止其使用），一旦您覆盖其他（对于给定的类），这一点不仅仅是您必须覆盖它，这也很好，但这是一个有意识的决定）。

【讨论】：

【解决方案5】：

为保留区域定义自己的内存管理是一种很好的用途。

对相同的物理数据有不同的视图（无需移动数据）是其他有趣的用途。它还允许您将结构化文件读取为缓冲区上的字符，然后通过在缓冲区上定义该类的对象来叠加它们的逻辑结构。这个东西与文件的内存映射相结合，可以大大提高性能。内存映射硬件... 所以，成千上万的应用程序！

【讨论】：

您能举个例子吗？这个问题不是关于在用户代码中使用placement new，而是关于重载运算符。

【解决方案6】：

我见过一个例子，其中两个参数 new [] 被覆盖以返回预先填充了作为附加参数传递的 char 的内存块。我不记得原始代码使用了什么（可能是 memset()），但它在功能上是这样的：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <new>
void* operator new [](size_t n, char c)
{
        char* p = new char[n];
        std::fill(p, p+n, c);
        return p;
}
int main()
{
        char* p = new('a') char[10];
        std::cout << p[0] << p[1] << ".." << p[9] << '\n';
}

虽然我猜这不会被称为“放置”新的，因为它不执行放置。如果模板化它可能会很有用，以便它可以构建任何类型的数组，填充作为其第二个参数传递的对象的副本......但是无论如何，我们都有容器。

【讨论】：

称为placement new，例如标准说：“这个开销可以应用于所有数组new-expressions，包括那些引用库函数operator new[](std::size_t, void*)和其他放置分配函数。”

【解决方案7】：

我不太确定这个问题，但以下内容会覆盖班级级别的新安置：

struct Bar {
void* operator new(size_t /* ignored */, void* where) throw() { return where; }
};

int main() {
  char mem[1];
  Bar* bar = new(mem) Bar;
}

我相信这是合法的 C++（使用 gcc 4.4.6 可以正常编译和运行）。

您可以随意更改此运算符的实现（包括删除throw() 子句，这意味着编译器在调用构造函数之前不再检查where 指针是否为空）。不过要小心行事。

§18.4.1.3 很有趣。我相信这仅适用于全局 operator new 函数，而不是特定于类的函数。

【讨论】：

问题是是否有任何其他实现是可能的。除了return where;，我还能做什么？
啊，我明白了。好吧，您可以进行一些检查以确保该地址尚未使用，不与已分配的内存重叠，或者您甚至可以调整where 以更好地对齐（返回where + n 字节）。这些都是我在实践中从未见过的。
它可以编译，但你确定你的覆盖被调用了吗？
是的，我敢肯定（因为我之前不得不在生产代码中使用它）。为了验证这一点，在函数体中放入一个 throw，然后创建一个这种类型的新实例。

【解决方案8】：

放置新重载的最重要的额外功能是检查地址对齐。

例如，假设某些类需要 16 字节对齐。开发人员重载 new、new[]、delete 和 delete[] - 只是为了确保所有内容都正确对齐。

当他尝试将他的类与使用放置新的库一起使用时，一切正常......库不知道该类是否需要/什么对齐，并且地址它试图“放置”对象没有对齐 - 大繁荣。

这种情况的最简单示例 - 尝试使用 std::vector 其中 T 需要非标准对齐。

放置 new 的重载允许检测指针是否未对齐 - 可能会节省数小时的调试时间。

【讨论】：

【解决方案9】：

我的主要用途是创建大量对象。它的性能要好得多，并且在整个块中分配内存的开销更少，即使用 Win32 中的 VirtualAlloc（在编程窗口时）。然后，您只需将该块中的一个 ptr 传递给每个新放置的对象，例如：

char *cp = new char[totalSize];

for(i = 0; i < count; i++, cp += ObjSize)        
{                                                        
    myClass *obj = new(cp) myClass;             
}

【讨论】：

IIUC，他问的不是placement new算子本身的用例，而是重载它的用例。