C++ new、delete

C++中向系统申请堆内存的方法为使用new、new[]操作符，new申请单个对象的内存，new[]申请对象数组的内存。对应的delete、delete[]操作符将new、new[]操作符申请到的内存还给系统。使用new运算符的表达式被称为new表达式，相应的，使用delete运算符的表达式被称为delete表达式。

C++默认的new表达式有3种形式。

(1).最基本也是最常见的

new type

new type(initilalizers)

new type[size]

new type[size]{braced initializer list}

(2).指定不抛异常的

new(nothrow) type

new(nothrow) type(initializers)

new(nothrow) type[size]

new(nothrow) type[size]{braced initializer list}

(3).只创建对象不分配内存的

new(place_address) type

new(place_address) type(initializers)

new(place_address) type[size]

new(place_address) type[size]{braced initializer list}

而C++默认的delete表达式只有一种形式

delete   ptr

delete[] ptr

以单对象内存的分配为例：

new表达式1的工作原理如下：1.调用 void * operator new(size_t)函数分配内存 2.在第1步返回的内存上调用对象的构造函数 3.返回内存指针。

new表达式1在第1步和第2步都是可能抛出异常的。在第1步，如果系统没有足够内存可分配，void * operator new(size_t)函数会抛出 bad_alloc异常。在第2步，如果对象的构造函数抛出了异常，为了防止内存泄露，编译器会将异常捕获，然后调用 void operator delete(void *)函数回收内存，最后将异常再次抛出。

new表达式2的工作原理如下：1.调用 void *operator new(size_t ,const std::nothrow_t &)函数分配内存 2.在第1步返回的内存上调用对象的构造函数 3.返回内存指针。

new表达式2的第1步在分配不到内存的情况下不会抛出异常，而是返回空指针。在第2步，如果对象的构造函数抛出了异常，为了防止内存泄露，编译器也会将异常捕获，然后回收内存，但调用的函数是 void operator delete(void *,const std::nothrow_t &)。

new表达式3的工作原理如下：1.调用 void *operator new(size_t,void *)返回内存 2.在第1步返回的内存上调用对象的构造函数 3.返回内存指针。

new表达式3的第1步调用的 void *operator new(size_t,void *)不向系统申请内存，只是把第二个参数返回。这样，第2步对象的构造就是在用户指定的内存上进行的。第2步跟上面两个一样，也是对对象进行构造，但在构造函数抛出异常的情况下，回收内存时调用的函数为 void operator delete(void *,void *)，这个函数啥都不干。

new表达式2、3又被称为定位new表达式。

delete 表达式的工作原理如下：1.调用对象的析构函数 2.调用 void operator delete(void *)回收内存。 

如果是数组版本的new表达式、delete表达式，以上函数的对应版本为

void * operator new(size_t) 对应 void * operator new[](size_t)

void * operator new(size_t,const std::nothrow_t &) 对应 void * operator new[](size_t,const std::nothrow_t &)

void * operator new(size_t,void *) 对应 void * operator new[](size_t,void *)

void operator delete(void *) 对应 void operator delete[](void *)

void operator delete(void *,const std::nothrow_t &)对应 void operator delete[](void *,const std::nothrow_t &)

void operator delete(void *,void *) 对应 void operator delete[](void *,void *)

这以上12个函数都位于 标准库<new>中，除了 void *operator new(size_t,void *)这一类的四个函数外，其它8个函数都可以被用户自定义。

自定义途径有两种，第一种是在全局作用域中重新定义，第二种是在类作用域中重新定义。在namespace中定义这8个函数是错误的。如果是一般函数，第一种途径是会引发重定义错误的，但C++标准为new、delete开了后门。new、delete表达式在寻找实际应该使用哪个函数的顺序是这样的。如果是对象是类类型，则先在该类以及该类的基类的成员函数中寻找相应的函数，如果没有，则到全局作用域中去寻找。如果全局作用域中有用户自定义的版本，则使用用户自定义版本。如果没有用户自定义版本，则使用标准库的版本。 

operator new系列函数与operator new[]系列函数的功能都是分配n个字节的内存，那它们没有区别吗？区别是有的。operator new分配单个对象，n不可能为0。而在C++中new type[0]是合法的，而且必须返回非空指针(但该指针不能解引用)。所以operator new[]系列函数要处理n==0的情况。而且，delete[]表达式是要对对象进行析构的，但delete[]表达式是如何知道有几个对象的？所以new[]在申请内存的时候要申请额外的内存来存储它申请的元素的个数，delete[]的时候按照规则来读就行了。