重载类的new和delete运算符成员函数

Posted 2020-09-23

重载类的new和delete运算符成员函数
1. 调用new时，先分配内存，后调用构造函数。调用构造函数的行为由编译器控制。
2. 调用delete时，先调用析构函数，后释放内存。调用析构函数的行为由编译器控制。
重载这两个运算符函数的目的是为了控制内存的分配与释放。如果需要对某个类型频繁地创建和销毁大量的对象，new和delete运算过程可能会耗费过多的时间，并且会产生过多的内存碎片。
这两个运算符函数的原型：
void * operator new(size_t sz);
void operator delete(void * pmem);
重载时必须与原型一致！
请看示例代码：

#include <cstddef>
#include <cstdlib>
#include <cassert>
#include <iostream>
#include <new>
using std::cout;
using std::endl;
using std::cerr;
using std::bad_alloc;
//void out_of_memory(){
//  cerr << "memory exhausted!\n";
//  exit(-1);
//}
class TestType {
  static int cnt;
  int num;
  enum { sz = 20 };
  char c[sz]; // To take up space, not used
  static unsigned char pool[];
  static bool alloc_map[];
public:
  enum { psize = 5 };
  TestType() { num = cnt++; cout << "TestType(), num = " << num << endl; }
  ~TestType() { cout << "~TestType(), num = " << num << endl; --cnt; }
  void* operator new(size_t) throw(bad_alloc);
  void operator delete(void*);
};
unsigned char TestType::pool[psize * sizeof(TestType)];
bool TestType::alloc_map[psize] = {false};
int TestType::cnt = 0;
void* TestType::operator new(size_t _size) throw(bad_alloc) {
  for(int i = 0; i < psize; i++)
    if(!alloc_map[i]) {
      cout << "using block " << i << " ... \n";
      alloc_map[i] = true; // Mark it used
      return pool + (i * sizeof(TestType));
    }
  cout << "to throw bad_alloc" << endl;
  throw bad_alloc();
}
void TestType::operator delete(void* m) {
  // Check for null pointer
  if(!m){
    cout << "null pointer\n";
    return;
  }
  // Assume it was created in the pool
  // Calculate which block number it is:
  unsigned long block = (unsigned long)m - (unsigned long)pool;
  block /= sizeof(TestType);
  cout << "freeing block " << block << endl;
  assert(block >= 0 && block <= psize);
  // Mark it free:
  alloc_map[block] = false;
}
int main() {
//  std::set_new_handler(out_of_memory);
  TestType* f[TestType::psize];
  try {
    for(int i = 0; i < TestType::psize; i++)
      f[i] = new TestType;
    new TestType; // Out of memory
  } catch(bad_alloc &) {
    cerr << "Out of memory!" << endl;
  }
  for(int j = 0; j < TestType::psize; j++){
    cout << "delete " << j << ": ";
    delete f[j]; // Delete f[cti] OK
  }
  TestType *pf;
  try {
    pf = new TestType[TestType::psize];
  } catch(bad_alloc &) {
    cerr << "Out of memory!" << endl;
  }
  delete []pf;
}

运行结果： [email protected]:~/project/test/cpp/newdel$ ./a.out using block 0 ... TestType(), num = 0 using block 1 ... TestType(), num = 1 using block 2 ... TestType(), num = 2 using block 3 ... TestType(), num = 3 using block 4 ... TestType(), num = 4 to throw bad_alloc Out of memory! delete 0: ~TestType(), num = 0 freeing block 0 delete 1: ~TestType(), num = 1 freeing block 1 delete 2: ~TestType(), num = 2 freeing block 2 delete 3: ~TestType(), num = 3 freeing block 3 delete 4: ~TestType(), num = 4 freeing block 4 TestType(), num = 0 TestType(), num = 1 TestType(), num = 2 TestType(), num = 3 TestType(), num = 4 ~TestType(), num = 4 ~TestType(), num = 3 ~TestType(), num = 2 ~TestType(), num = 1 ~TestType(), num = 0

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