最近在重溫c++基礎知識，反正閑著也是沒事干，以前只聽說過這本書，但是從來沒看過。畢業那會看的是面向對象編程，也是國外的某個牛人寫的，但是是機械出版社出版的，讀起來比較順暢，但是里面有些細節還是不清楚。這本書是c++大牛寫的，清華大學出版社翻譯出來，剛開始讀的時候覺得翻譯挺別扭的，但是自己去看原文的時候，又礙于語言學的不好，發現很多翻譯出來還沒這本書好，就先姑且讀之，以后慢慢再看英文原版。
讀了這么長時間的書了，第一卷基本上要讀完了，最后四章之前看得比較匆忙，沒好好理解，現在又重新翻了一遍，很多東西跟我原來想的完全不一樣，而且這本書讀了之后可以讓人知道為什么要這樣做，從根本上剖析了做這件事的理由，我覺得讀了之后挺有益的，就先把讀書筆記貼出來。
今天分享一下new 和 delete兩個操作符，面試的時候面試官很喜歡問，new 和 malloc有什么區別？當初只是知道new最重要的是要調用構造函數，而不知道為什么非要調用構造函數。
先來看一下如果沒有new的話，用malloc（）怎么在內存中分配一塊區域給一個類對象，分配了之后，接下來應該怎么辦。
下面是書中的一個例子，解答了上述的問題：
class Obj
{
int i,j,k;
enum{ sz = 100 };
char buf[sz];
public:
void initialize()
{
cout << "initializing Obj" << endl;
i = j = k;
memset(buf, 0 , sz);
}
void destroy()const
{
cout<< "destroying Obj" << endl;
}
};
int main()
{
Obj* obj = (Obj*)malloc(sizeof(Obj));
assert(obj != null);
obj->initialize();
obj->destroy();
return 0;
}
我們知道，在c++中，編譯器一定要初始化一個類對象之后才能對其進行操作，使用malloc動態分配內存給對象之后，還要記得一定要初始化它，不然，這個對象就沒辦法用，而且很多人只關注類的功能，而不往往會忘掉初始化，這是bug的一個重要來源。所以c++想把分配內存和初始化這兩份工作一塊讓編譯器處理了，不用我們程序員惦記著。
所以new的作用就是，先為這個對象分配一塊足夠容納這個對象的內存，然后調用其構造函數，初始化這塊內存區域（注意分配內存和初始化的順序，這對我們自理解重載new操作符有幫助）。delete的作用就是，先調用析構函數將內存中的參數清理掉（我理解是：指針清零，其他變量不管）， 然后釋放這塊內存。
這里說一下前幾天看的網易公開課中的《編程范式》里面講的，其實我們分配堆上的內存的時候，哪塊內存被分配了，哪塊沒被分配是記錄在一塊區域里面的，未被分配的空間都是鏈式連接起來的，被分配的空間也是鏈式連接起來的。第一塊未被分配的空間最后四個字節指向了下一個未被分配的空間的地址，然后依次指向后面的未被分配的空間地址。被分配的空間亦是如此。那么，當我們調用new的時候，申請的這塊內存的首地址就被寫到前面一個的最后四個字節里面，說明這些空間是被占用的，不能再被分配了。當我們調用delete的時候，這塊內存的首地址就會被寫到未分配的字節中去。如果我們一塊堆內存已經沒有用了，但是沒有釋放掉，那么它的地址不會被寫到未使用字節中去，那么你永遠也用不了這塊內存，這就是內存泄漏。
那如果我們重載new和delete操作符的時候，我們不可能顯示地調用構造函數和析構函數，那我們怎么來重載呢？答案是，我們只負責分配內存的規則，調用構造函數和析構函數是編譯器的事情。
如果我們用全局函數來重載new的話，那么原來的new就沒用了，就完完全全被我們的new覆蓋了。如果用成員函數來做的話，new只針對那個類。
new操作符會接受一個size_t類型的參數，標志著要分配的內存的大小，這個參數是編譯器給我們的。編譯器會針對這個類型判斷該分配多少內存。new操作符的返回值是個void*，因為我們做的只是要分配一塊內存，這塊內存還沒被初始化，所以返回值不是指向一個類的指針。
delete操作符接受一個指向new操作符分配的內存的void*指針，之所以是void*， 而不是類型的指針，是因為我們的delete是在析構函數調用完之后才開始回收空間的。所以我說要記住順序啊。
好了，來點代碼說說重載是怎么進行的吧。
#include <cstdlib> // malloc(), free()
#include <cstdio> // puts() , printf()
using namespace std;
void* operator new( size_t sz)
{
printf("operator new %d Bytes\n", sz);
void* m = malloc(sz);
if(!m) puts("out of memory");
return m;
}
void operator delete(void* m)
{
puts("operator delete");
free(m);
}
class S
{
int i[100];
public:
S(){ puts("S::S()");}
~S(){ puts("S::~S()");}
};
int main()
{
int* p = new int(47);
delete p;
S* s = new S;
delete s;
S* sa = new S[3];// 這里我一直以為會new 3次，調用3次構造函數。但實際上是new 1次，
// 分配1204個字節，然后三次構造函數，多余的4個字節存放包含的對象的數量信息
delete sa; // 這里同樣的，調用三次析構函數，delete操作符調用一次。
return 0;
}
注意：構造函數總是在new返回之后調用，如果new失敗的話，構造函數不會被調用，且返回值是0。
另外需要注意的是，void*指針最好不能用delete釋放，編了一下程序
void* a = new Obj(2);
delete a;
這段代碼編譯是成功的，但是運行時，既沒有調用構造函數，也沒有調用析構函數，而且程序出現假死現象。我分析原因是，當編譯器看到第一行代碼的時候，知道我只是要分配一個Obj這么大的一塊內存空間，因為是void* ，所以我也不必為它初始化。在delete的時候，既然我不知道你這塊內存中放的是什么類型的對象，那我就不知道應該調用哪個析構函數。情理上這么分析是合情合理的。
另外我學到的另一點是，重載new[]和重載new操作符原理上是一樣的，它們接收的都是一個size_t的參數，來標識分配多少空間。delete[]與delete也基本相同。
大概就是這么多，在堆上分配最大的好處是可以被程序員自己控制，有些時候，在棧中分配內存不能滿足我們的要求，就必須在堆上分配。另外，初始化是c++必須要保證的東西，非常重要。
最后，哪位大神能告訴我怎么排版？博客園自帶的排版功能我怎么不太會用呢。。。囧
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posted on 2012-04-20 21:07
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