【C++】new和定位new

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C++中的new关键字与定位new

在C++中，内存管理是一个非常重要的概念，尤其是在涉及动态分配和对象生命周期时。本文将深入探讨new关键字的使用，以及定位new（placement new）的应用场景和优势。

1. 什么是new关键字？

new是C++中的一个关键字，用于动态分配内存。在程序运行时，如果需要创建一个对象并将其放在堆（heap）中，我们通常会使用new。例如：

int* ptr = new int(10);  // 动态分配一个整数，值为10

上面的代码行创建了一个指向整数的指针ptr，并将动态分配的内存地址分配给它。分配的整数的值为10。

new关键字不仅分配内存，还调用了构造函数来初始化对象（如果是类对象）。例如：

class MyClass {
public:MyClass() { std::cout << "Constructor called!" << std::endl; }
};MyClass* obj = new MyClass();  // 动态分配并调用构造函数

2. new关键字的内存管理

使用new分配的内存不会自动释放。必须使用delete关键字显式释放该内存，否则会导致内存泄漏：

delete ptr;  // 释放内存
delete obj;  // 释放对象并调用析构函数

对于数组，可以使用new[]和delete[]：

int* arr = new int[10];  // 动态分配一个包含10个整数的数组
delete[] arr;  // 释放数组内存

3. 定位new（Placement New）

定位new是一种高级用法，它允许我们在已分配的内存块中构造对象，而不分配新的内存。它通常用于需要精确控制内存布局或在特定内存位置构造对象的场景中。

3.1 定位new的语法

定位new的语法与普通new不同，它接受一个额外的参数，即内存地址。示例如下：

#include <new>  // 使用placement new需要包含此头文件int buffer[100];  // 一个足够大的缓冲区
int* p = new(buffer) int(42);  // 在缓冲区的指定位置构造整数

在这里，buffer是我们预先分配的内存块，new(buffer)将一个整数42放入该内存块中。

3.2 适用场景

定位new通常用于嵌入式系统或内存管理需求较高的场景，例如自定义内存分配器。它还可以用来优化对象创建的性能，避免不必要的内存分配和释放。

class MyClass {
public:MyClass(int x) : x(x) {}
private:int x;
};char memory[sizeof(MyClass)];  // 为对象分配足够的内存
MyClass* obj = new(memory) MyClass(5);  // 在指定位置构造对象

在上面的代码中，我们手动管理了内存，并在memory缓冲区中构造了一个MyClass对象。

4. 定位new的析构与内存释放

使用定位new构造的对象，析构时不能使用delete，而是需要显式调用析构函数，然后由程序员手动释放内存：

obj->~MyClass();  // 手动调用析构函数
// 释放memory（如果需要）