placement new

JIFF

发布于 2019-08-02 07:24:25

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C++11 中，形如 `new(buffer)T;` 的语句即为 placement new 语法

如何让一个已经 contructed 的 object 重新调用其 constructor？placement new 就是答案。

placement new 可以指定 "new/新建" 的内存的具体位置。

there's no "placement delete". with placement new, you could "new" memory in stack/heap/static/thread_local storage area.
there's no book keeping area for placement new. The "allocated" size is exactly the same with the size of the object which was newed.
- (注意"new/新建/allocated"是引号，因为实际上并没有新的内存被 alloc)
placement new 出来的 object，"销毁"时不会自动调用其 destructor，如果需要的话，可以手动调用它
- (为什么"销毁"是引号？难以言喻，读完本篇应该可以意会)

首先补充一点：一般来说，C++ 有四种 storage categories

static storage duration: 即 global 和 staic local
thread_local storage duration: C++11 new keyword. 与线程同生同死
dynamic storage duration: 即存在于 Heap，例如在 Linux x64 中地址从小到大增长
automatic storage duration: 即存在于 Stack，例如 function frame
第五种 register 在 C++ 中俨然已如空气，一般编译器都会直接忽略它。

举一个 auto/thread_local/static 的例子：

struct T {
    int val;
    T(int v) : val(v) {}
    T(int a, int b) : val(a + b) {}
    ~T() {
        cout << "val: " << val << endl;
    }
};
{
    // static char .. | thread_local char ..
    char buffer[16];
    T* ptr = new (buffer) T(10);

    // 此时 ptr->val == 10, ptr的值 == buffer的首地址
    cout << ptr->val;
}
// 离开 scope，对于 auto 类型的 char buffer[10]，其内存被回收。
// ptr->~T() 不会被调用。注意是 stack 中的 buffer 数组的析构函数被调用。
// 当然对于 buffer 这样的 POD 并没有析构函数
//
// 如果 buffer 是 thread_local，则当 thread 结束并被join 或者 detach 后，
// buffer 的内存被回收。
//
// 如果 buffer 是 static，则当 process exit 时，process 所有的内存被操作系统回收，
// 当然也包括 buffer。

再举一个例子：

{
    // class T constructor T(int);
    T t(1);
    T* ptr = &t;

    // 这里调用它只是为了打印。实际使用中析构函数会释放一些资源，
    // 对应构造函数会创建一些资源。
    ptr->~T();

    // class T constructor T(int, int);
    new (ptr) T(2, 3);
}
// t 的生命结束时，t.~T() 再次被调用

再举一个 heap 的例子：

{
    // 申请 sizeof(T) 的内存 + 一定数量的 book keeping 内存
    T* ptr = new T(1);

    // T(1)的内存被直接覆盖了，注意其 destructor 没有被调用
    T* ptr2 = new (ptr) T(2, 3);

    // ptr->~T() 被调用。一共有：一次底层 malloc，两次 ctor，
    // 一次 dtor，一次底层 free 被调用。
    // 同时 delete()库函数 会 free book keeping area
    delete ptr;
}