最近在重溫c++基礎(chǔ)知識(shí)，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(yè)那會(huì)看的是面向?qū)ο缶幊蹋彩菄?guó)外的某個(gè)牛人寫的，但是是機(jī)械出版社出版的，讀起來比較順暢，但是里面有些細(xì)節(jié)還是不清楚。這本書是c++大牛寫的，清華大學(xué)出版社翻譯出來，剛開始讀的時(shí)候覺得翻譯挺別扭的，但是自己去看原文的時(shí)候，又礙于語言學(xué)的不好，發(fā)現(xiàn)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(zhǎng)時(shí)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(xiàn)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(gè)操作符，面試的時(shí)候面試官很喜歡問，new 和 malloc有什么區(qū)別？當(dāng)初只是知道new最重要的是要調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，而不知道為什么非要調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。
先來看一下如果沒有new的話，用malloc（）怎么在內(nèi)存中分配一塊區(qū)域給一個(gè)類對(duì)象，分配了之后，接下來應(yīng)該怎么辦。
下面是書中的一個(gè)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(gè)類對(duì)象之后才能對(duì)其進(jìn)行操作，使用malloc動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存給對(duì)象之后，還要記得一定要初始化它，不然，這個(gè)對(duì)象就沒辦法用，而且很多人只關(guān)注類的功能，而不往往會(huì)忘掉初始化，這是bug的一個(gè)重要來源。所以c++想把分配內(nèi)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(gè)對(duì)象分配一塊足夠容納這個(gè)對(duì)象的內(nèi)存，然后調(diào)用其構(gòu)造函數(shù)，初始化這塊內(nèi)存區(qū)域（注意分配內(nèi)存和初始化的順序，這對(duì)我們自理解重載new操作符有幫助）。delete的作用就是，先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)將內(nèi)存中的參數(shù)清理掉（我理解是：指針清零，其他變量不管）， 然后釋放這塊內(nèi)存。
這里說一下前幾天看的網(wǎng)易公開課中的《編程范式》里面講的，其實(shí)我們分配堆上的內(nèi)存的時(shí)候，哪塊內(nèi)存被分配了，哪塊沒被分配是記錄在一塊區(qū)域里面的，未被分配的空間都是鏈?zhǔn)竭B接起來的，被分配的空間也是鏈?zhǔn)竭B接起來的。第一塊未被分配的空間最后四個(gè)字節(jié)指向了下一個(gè)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(dāng)我們調(diào)用new的時(shí)候，申請(qǐng)的這塊內(nèi)存的首地址就被寫到前面一個(gè)的最后四個(gè)字節(jié)里面，說明這些空間是被占用的，不能再被分配了。當(dāng)我們調(diào)用delete的時(shí)候，這塊內(nèi)存的首地址就會(huì)被寫到未分配的字節(jié)中去。如果我們一塊堆內(nèi)存已經(jīng)沒有用了，但是沒有釋放掉，那么它的地址不會(huì)被寫到未使用字節(jié)中去，那么你永遠(yuǎn)也用不了這塊內(nèi)存，這就是內(nèi)存泄漏。
那如果我們重載new和delete操作符的時(shí)候，我們不可能顯示地調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，那我們?cè)趺磥碇剌d呢？答案是，我們只負(fù)責(zé)分配內(nèi)存的規(guī)則，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)是編譯器的事情。
如果我們用全局函數(shù)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(shù)來做的話，new只針對(duì)那個(gè)類。
new操作符會(huì)接受一個(gè)size_t類型的參數(shù)，標(biāo)志著要分配的內(nèi)存的大小，這個(gè)參數(shù)是編譯器給我們的。編譯器會(huì)針對(duì)這個(gè)類型判斷該分配多少內(nèi)存。new操作符的返回值是個(gè)void*，因?yàn)槲覀冏龅闹皇且峙湟粔K內(nèi)存，這塊內(nèi)存還沒被初始化，所以返回值不是指向一個(gè)類的指針。
delete操作符接受一個(gè)指向new操作符分配的內(nèi)存的void*指針，之所以是void*， 而不是類型的指針，是因?yàn)槲覀兊膁elete是在析構(gòu)函數(shù)調(diào)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(diǎn)代碼說說重載是怎么進(jìn)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(huì)new 3次，調(diào)用3次構(gòu)造函數(shù)。但實(shí)際上是new 1次，
// 分配1204個(gè)字節(jié)，然后三次構(gòu)造函數(shù)，多余的4個(gè)字節(jié)存放包含的對(duì)象的數(shù)量信息
delete sa; // 這里同樣的，調(diào)用三次析構(gòu)函數(shù)，delete操作符調(diào)用一次。
return 0;
}
注意：構(gòu)造函數(shù)總是在new返回之后調(diào)用，如果new失敗的話，構(gòu)造函數(shù)不會(huì)被調(diào)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(yùn)行時(shí)，既沒有調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，也沒有調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，而且程序出現(xiàn)假死現(xiàn)象。我分析原因是，當(dāng)編譯器看到第一行代碼的時(shí)候，知道我只是要分配一個(gè)Obj這么大的一塊內(nèi)存空間，因?yàn)槭莢oid* ，所以我也不必為它初始化。在delete的時(shí)候，既然我不知道你這塊內(nèi)存中放的是什么類型的對(duì)象，那我就不知道應(yīng)該調(diào)用哪個(gè)析構(gòu)函數(shù)。情理上這么分析是合情合理的。
另外我學(xué)到的另一點(diǎn)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(gè)size_t的參數(shù)，來標(biāo)識(shí)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(shí)候，在棧中分配內(nèi)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(huì)用呢。。。囧
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posted on 2012-04-20 21:07
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