Cpp 对象模型探索 / operator new、operator delete、operator new[] 和 operator delete [] 重载

零、前言

对于函数 operator new 和 operator delete 来说，分为全局重载和局部重载。

全局重载的形式：

void *::operator new(size_t size);
void ::operator delete(void *pdata);

局部重载的形式：

void *A::operator new(size_t size);
void A::operator delete(void *pdata);

一、operator new 和 operator delete

源码

#include <iostream>void *operator new(size_t size)
{std::cout << "全局的 operator new 重载函数。" << std::endl;return malloc(size);
}void operator delete(void *pdata)
{std::cout << "全局的 operator delete 重载函数。" << std::endl;free(pdata);
}class CTest
{
public:CTest(){std::cout << "构造函数" << std::endl;}~CTest(){std::cout << "析构函数" << std::endl;}
public:static void *operator new(size_t size);static void operator delete(void *pdata);
};void *CTest::operator new(size_t size)
{CTest *pt = (CTest *)malloc(size);std::cout << "类重载的 operator new 重载函数。" << std::endl;return pt;
}void CTest::operator delete(void *pdata)
{free(pdata);std::cout << "类重载的 operator delete 重载函数。" << std::endl;
}int main()
{std::cout << "----------  类重载 new delete 重载  ----------" << std::endl;CTest *pT1 = new CTest();delete pT1;std::cout << std::endl;std::cout << "----------  全局 new delete 重载  ----------" << std::endl;CTest *pT2 = ::new CTest();::delete pT2;std::cin.get();return 0;
}

结果

二、operator new [] 和 operator delete []

1、源码

#include <iostream>void *operator new[](size_t size)
{void *p = malloc(size);std::cout << "全局的 operator new[] 重载函数。" << std::endl;std::cout << "   形参大小为 " << size << std::endl;std::cout << " malloc 申请的内存地址为 " << p << std::endl;return p;
}void operator delete[](void *pdata)
{std::cout << "全局的 operator delete[] 重载函数。" << std::endl;free(pdata);
}class CTest
{
public:CTest(){std::cout << "构造函数" << std::endl;}~CTest(){std::cout << "析构函数" << std::endl;}
public:static void *operator new[](size_t size);static void operator delete[](void *pdata);
};void *CTest::operator new[](size_t size)
{CTest *pt = (CTest *)malloc(size);std::cout << "类重载的 operator new[] 重载函数。" << std::endl;std::cout << "   形参大小为 " << size << std::endl;std::cout << " malloc 申请的内存地址为 " << pt << std::endl;return pt;
}void CTest::operator delete[](void *pdata)
{free(pdata);std::cout << "类重载的 operator delete[] 重载函数。" << std::endl;
}int main()
{std::cout << "----------  类重载 new deletep[] 重载  ----------" << std::endl;CTest *pT1 = new CTest[3];std::cout << "    new 返回的内存地址为 " << pT1 << std::endl;delete []pT1;std::cout << std::endl;std::cout << "----------  全局 new delete[] 重载  ----------" << std::endl;CTest *pT2 = ::new CTest[3];std::cout << "   new 返回的内存地址为 " << pT2 << std::endl;::delete []pT2;std::cin.get();return 0;
}

结果

2、分析

（1）operator new[] 和 operator delete[] 使用方法和 operator new 和 operator delete 相同。

（2）由代码可知，申请包含 3 个元素的数组，执行过程为申请内存 1 次，调用构造函数 3 次，说明在申请内存时会一次性的将数组所需要的内存全部申请完毕。

（3）上述代码的执行结果可以发现，由于类 CTest 为空类，故对象占 1B，数组共占 3B，但是传入 operator new [] 函数的形参为 7，为什么会这样呢？原因如下图所示，0x00A31650 是 malloc 函数返回的地址信息，蓝框就是包含 3 个对象的数组，红框则记录了该数组的大小，正好值为 3 。所以，虽然申请了大小仅仅为 3B 的数组，但是系统需要为其分配 7B 的内存。

上述多申请的内存在对于自建的数据类型来说是成立的，但是对于C++自带的数据类型来说则不成立。后者申请内存时不需要前面加入内存来记录该数组中元素的数量。

（SAW：Game Over！）