使用自定义分配器调用对象构造函数/析构函数

Question

我一直在研究自定义分配器，我经常看到它们使用某种函数来分配内存。出于测试目的和进一步教育我自己，我试图做一个“简单”的例子。但是，我了解如何做一件基本的事情。 malloc 与 new 的主要区别之一是使用 new 调用构造函数。如果我想编写自己的分配器来替换new，我将如何在使用malloc 时调用构造函数？

我知道在类上我可以为该类重载new 和delete，所以我想问题的很大一部分是，new 在分配期间如何调用对象构造函数？同样，我对delete 如何调用析构函数感兴趣。

我创建了一个示例测试代码，希望在分配期间调用 SomeClass 构造函数，但我不知道如何。

#include <malloc.h>

void* SomeAllocationFunction(size_t size) {
    return malloc(size);
}

class SomeClass
{
public:
    SomeClass() {
        int con = 1000;
    }

    ~SomeClass() {
        int des = 80;
    }
};

int main(void){
    SomeClass* t = (SomeClass*)SomeAllocationFunction(sizeof(SomeClass));
    return 0;
}

（请注意，我知道我可以只使用new。但是，出于学习的目的，我正在尝试创建一个自定义分配器，它不仅仅调用new 或placement new）。

Answer 1

本质上，当你使用新的表达式如：T *t = new T;，它大致相当于：

void *temp = operator new(sizeof(T));
T *t = new(temp) T;

因此，它首先使用分配函数分配一些原始内存，然后在该内存中构造一个对象。同样，当您使用像 delete t; 这样的删除表达式时，它大致相当于：

t->~T();
operator delete(t);

因此，如果您为特定类重载 new 和 delete：

class T { 
    int data; 
public:
    // I've made these static explicitly, but they'll be static even if you don't.
    static void *operator new(size_t size) { 
        return malloc(size);
    }
    static void operator delete(void *block) { 
        free(block);
    }
};

然后当你使用一个新的表达式时，它会调用类'operator new来分配内存，这将调用malloc，所以T *t = new T();最终将通过malloc分配内存（同样，当你delete它时，它会使用operator delete，它会调用free）。

至少按照通常使用的术语，分配器非常相似，只是它由容器而不是其他代码使用。它还将分配函数和删除函数封装在一个类中，所以当你向容器传递一个时，你只需要传递一个对象，分配和删除函数不匹配的可能性很小。

暂时忽略关于事物名称的详细信息，标准库中的 Allocator 类大部分都是这样做的，因此对@987654335 中的函数进行了一些重命名@ 上面的类，您将完成编写标准分配器的一半。为了进行分配和删除，它具有rebind 一些内存的功能（将一块内存更改为另一种类型），就地创建一个对象（基本上只是一个放置 new 的包装器）并销毁一个对象（再次, 对析构函数调用的简单包装）。当然，它使用operator new 和operator delete 而不是我上面使用的malloc 和free。

Answer 2

通过放置 new，您可以将已分配的内存位置传递给 new 运算符。然后 new 将在给定位置构造对象而不对其自身进行分配。

编辑：

这就是它的实现方式：

int main(void){
    // get memory
    void * mem_t = SomeAllocationFunction(sizeof(SomeClass));
    // construct instance
    SomeClass* t = new(mem_t) SomeClass;

    // more code

    // clean up instance
    t->~SomeClass();
    return 0;
}

Answer 3

要调用构造函数，您可以使用placement new（注意您不能覆盖placement new）。对于删除和所有问题the FAQ does a good job of explaining it.