C++：operator new/delete函数

每个类默认都会有一个全局范围的 operator new 和 operator delete 接口，它们是由标准库提供的，可以用于动态内存分配和释放。如果一个类没有显式定义自己的 operator new 或 operator delete，默认的全局版本会被使用。

默认 operator new 的特点

1. 定义：

   • 默认的 operator new 在 <new> 头文件中定义。
   • 它分配一块指定大小的内存（以字节为单位），并返回其地址。

2. 实现（概念上）：

   void* operator new(std::size_t size) {
       if (void* p = std::malloc(size)) // 使用 malloc 分配内存
           return p;
       throw std::bad_alloc();         // 如果分配失败，抛出异常
   }
   

3. 全局版本：
   默认情况下，所有类都使用全局范围的 operator new 和 operator delete：

   void* operator new(std::size_t size);
   void operator delete(void* ptr) noexcept;
   

4. 例子：

   class MyClass {
   public:
       int x;
   };
   
   MyClass* obj = new MyClass();  // 使用全局的 operator new 分配内存
   delete obj;                    // 使用全局的 operator delete 释放内存
   

自定义 operator new

可以为某个类自定义 operator new 和 operator delete，从而覆盖默认行为。例如：

1. 自定义类专属的 operator new：

   class MyClass {
   public:
       void* operator new(std::size_t size) {
           std::cout << "MyClass::operator new called\n";
           return std::malloc(size); // 自定义内存分配逻辑
       }
   
       void operator delete(void* ptr) noexcept {
           std::cout << "MyClass::operator delete called\n";
           std::free(ptr); // 自定义内存释放逻辑
       }
   };
   
   MyClass* obj = new MyClass();  // 调用 MyClass 自定义的 operator new
   delete obj;                    // 调用 MyClass 自定义的 operator delete
   

2. 自定义操作对其他类的影响：

   • 自定义的 operator new 和 operator delete 只适用于该类及其派生类，不会影响其他类或全局的内存分配行为。
   • 如果调用的是全局范围的 new 和 delete，将使用默认版本。

全局 operator new

除了类的自定义版本，可以重载全局范围的 operator new 和 operator delete：

1. 重载全局版本：

   void* operator new(std::size_t size) {
       std::cout << "Global operator new called\n";
       return std::malloc(size);
   }
   
   void operator delete(void* ptr) noexcept {
       std::cout << "Global operator delete called\n";
       std::free(ptr);
   }
   

2. 影响范围：

   • 所有未自定义 operator new 的类都会使用全局版本。

注意事项

1. 静态对象和栈对象：

   • 对于静态或栈分配的对象，operator new 和 operator delete 不会被调用。
   • 它们只针对动态分配的内存。

   MyClass obj;  // 不会调用 operator new 或 operator delete
   

2. 继承与多态：

   • 如果基类和派生类分别定义了 operator new，则会根据具体类调用对应的版本。

3. 内存对齐：

   • 默认版本的 operator new 保证分配的内存满足类型的对齐要求。
   • 如果需要特殊对齐，可以重载带对齐参数的 operator new。

总结

1. 默认的 operator new 和 operator delete 是全局提供的，所有类默认都会使用它们。
2. 可以自定义某个类的 operator new 和 operator delete，以满足特定的内存分配需求。
3. 对于动态内存管理，C++ 提供了很高的灵活性和可控性，但同时需要谨慎处理以避免内存泄漏和错误。