C++ 构造“placement new”的用途是啥？

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 构造“placement new”的用途是啥？

【英文标题】：What are uses of the C++ construct "placement new"?C++ 构造“placement new”的用途是什么？

【发布时间】：2010-09-26 15:37:48

【问题描述】：

我刚刚了解了名为“placement new”的 C++ 结构。它允许您精确控制指针在内存中指向的位置。它看起来像这样：

 #include <new>        // Must #include this to use "placement new"
 #include "Fred.h"     // Declaration of class Fred

 void someCode()
 
   char memory[sizeof(Fred)];
   void* place = memory;

   Fred* f = new(place) Fred();   // Create a pointer to a Fred(),
                                  // stored at "place"

   // The pointers f and place will be equal

   ...
  

（来自C++ FAQ Lite的示例） 在本例中，Fred 的 this 指针将等于 place。

---

我已经看到它在我们团队的代码中使用过一两次。根据您的经验，这个结构能实现什么？其他指针语言有类似的结构吗？对我来说，这似乎让人想起 FORTRAN 中的 equivalence，它允许不同的变量在内存中占据相同的位置。

【参考方案1】：

它允许您进行自己的内存管理。通常，这最多只会让您的性能略有提高，但有时这是一个巨大的胜利。例如，如果您的程序正在使用大量标准大小的对象，您可能希望创建一个分配大量内存的池。

这种事情也在 C 中完成，但由于 C 中没有构造函数，因此不需要任何语言支持。

【讨论】：

您所描述的问题应该通过使用适当的内存分配器来解决，重载placement new 可能不是最好的做法。

正确 -- 使用模板库时。否则，会有新的展示位置。

当然，C++ 中有很多地方现在有更好的方法来做到这一点。例如，我已经很多年没有写过 delete [] 了。但是，周围有很多旧代码确实使用了新位置等。

【参考方案2】：

它也用于嵌入式编程，其中 IO 设备通常映射到特定的内存地址

【参考方案3】：

在构建您自己的容器（如对象）时很有用。

例如，如果您要创建一个矢量。如果您为大量对象保留空间，您希望使用某种不调用对象构造函数的方法（如 new char[sizeof(object) * reserveSize]）分配内存。然后，当人们开始将对象添加到向量中时，您可以使用placement new 将它们复制到分配的内存中。

template<typename T>
class SillyVectorExample

    public:
        SillyVectorExample()
            :reserved(10)
            ,size(0)
            ,data(new char[sizeof(T) * reserved])
        
        void push_back(T const& object)
        
            if (size >= reserved)
            
                // Do Somthing.
            
            // Place a copy of the object into the data store.
            new (data+(sizeof(T)*size))  T(object);
            ++size;
        
        // Add other methods to make sure data is copied and dealllocated correctly.
    private:
        size_t   reserved;
        size_t   size;
        char*    data;
 ;

附言。我不提倡这样做。这只是容器如何工作的一个简化示例。

【讨论】：

你有什么更具体的例子说明你什么时候会真正使用它吗？

更具体的意思是什么？容器就是一个很好的例子。我确信需要保留空间的 STL 容器将以某种形式使用新的放置（可能通过分配器，但我没有看过，所以这只是一个假设）。

【参考方案4】：

我在共享内存段中构造对象时使用过它。

【参考方案5】：

Placement new 可用于创建类型安全的联合，例如 Boost 的 variant。

联合类包含一个与其指定包含的最大类型一样大的缓冲区（并且具有足够的对齐）。它根据需要将news 对象放入缓冲区。

【参考方案6】：

我在内核模式下做 C++ 时使用这个结构。

我使用内核模式内存分配器并在分配的块上构造对象。

所有这些都包含在类和函数中，但最后我做了一个新的放置。

【参考方案7】：

Placement new 不是让指针相等（你可以使用赋值来实现它！）。

Placement new 用于在特定位置构造对象。在 C++ 中有三种构造对象的方法，而放置 new 是唯一一种可以让您显式控制该对象“存在”的位置的方法。这对一些事情很有用，包括共享内存、低级设备 I/O 和内存池/分配器实现。

通过堆栈分配，对象在堆栈顶部构造，无论当前碰巧在哪里。

使用“常规”new，对象在堆上的任意地址构造，由标准库管理（除非您已覆盖 operator new）。

Placement new 说“专门在这个地址为我构建一个对象”，它的实现只是 operator new 的重载，它返回传递给它的指针，作为获取 new 运算符的其余机制的一种手段，它在 operator new 函数返回的内存中构造一个对象。

还值得注意的是，operator new 函数可以用任意参数重载（就像任何其他函数一样）。这些其他参数通过“new(arg 2, arg3, ..., argN)”语法传递。 Arg1 总是作为“sizeof（无论你在构造什么）”隐式传递。

【参考方案8】：

通过控制确切的位置，您可以对齐内存中的内容，这有时可用于提高 CPU 获取/缓存性能。 不过，实际上从未见过它在使用中

【讨论】：

我实际上只是遇到了对它的确切需求。在嵌入式编程中，您通常没有动态分配。因此将对象放置在内存位置并自动调用构造函数很方便。这正是它的作用

【参考方案9】：

在将内存分页到硬盘驱动器上的文件时很有用，在处理大型对象时可能会这样做。

【讨论】：

你能详细说明一下吗？对分页有用吗？还是对回页有用？我看到分页返回，并没有完全想象分页。

【参考方案10】：

Placement new 允许开发者从预先分配的内存块中分配内存。如果系统更大，那么开发人员会选择使用placement new。现在我正在开发一个更大的航空电子软件，我们在开始时分配执行应用程序所需的大内存。我们使用placement new 在需要的地方分配内存。它在一定程度上提高了性能。

【参考方案11】：

在我看来像是在堆栈上分配对象的一种方式..

【讨论】：

好吧，这就是 vanilla new 所做的，但通常你无法指定堆栈的位置。

Tommy：你在想堆

好吧，在上面最初发布的问题中，它实际上最终在堆栈上更新，因为创建的数组缓冲区在堆栈上。但事实并非如此。也许一个更好的例子是使用堆分配内存和 malloc()...

【参考方案12】：

我用它来创建基于内存的对象，其中包含从网络接收到的消息。