8. 定制new和delete

小结

new关键字分为两步，operator new和狭义placement new，前者内存分配，后者在特定内存上调用构造函数
operator new又可设置std::nothrow，设置之后就代表本次分配不足直接返回nullptr，未设置则调用new-handler()，函数返回之后继续尝试重新分配，循环此过程直到成功或抛出std::bad_alloc或函数调用std::abort()终止程序
编写new和delete需要遵守一些规则，比如处理size==0以及空指针等
本章的placement new重载是广义的，专门刨除狭义placement new，如果重载了placement new，要配套对应的placement delete；另外这种可能导致遮掩，使得普通new没法使用

49. 了解new-handler的行为

本章operator new只有在没设置std::nothrow才会在分配内存失败后调用new-handler，所以此章默认不设置

operator new 的设计逻辑是：
1. 分配失败 → 调用 new_handler。（用户可以通过std::set-new-handler()来设置该函数）
- 期望 new_handler 能通过某种方式（如释放预留内存）让后续分配成功。
- 如果 new_handler 返回后分配仍失败，则再次调用 new_handler。
1. 如果 new_handler 不改变任何状态，分配会一直失败，形成无限递归。所有需要一个好的设计：
- 让更多内存可被使用，即释放预留内存
- 终止程序，调用std::abort();
- 抛出异常，throw std::bad_alloc;
- 将函数设置成nullptr，这样系统会自动抛出异常
给每种class设置不同的new_handler，做到Widget::set_new_handler(func);Widget* ptr = new Widget();//如果分配失败调用的是func
1. 为每种class设置不同的设置class
- 该函数属于class，应该使用静态成员函数
- 要给每种，可借助继承+template来为每种class具象化基类class
1. template基类的类型参数仅仅是用于标识不同类型 ，如Widget继承NewHandlerSupport<Widget>
2. 每次调用new，需要调用set_new_handler()设置成本类自定义的函数，分配内存之后（成与不成）都得再次调用set_new_handler()设置回去，这里借助RAII，将函数看成资源 ，这样就能在退出operator new之后自动设置回去
调用new (std::nothrow) Widget()，并不意味着不会抛出异常，因为这之后还会调用Widget构造函数，可能会继续调用new，进而抛出异常

50. 了解new和delete的合理替换时机

替换new和delete的原因有很多，比如想实现内存池、检测运用上的错误（比如多分配两个int，前后填入标识）以及收集heap使用信息等
自定义的new分为几乎行得通（逻辑没问题）和真正行得通 ，前者就是没有在意一些细节，比如new中需要循环调用new_handler，另外就是有对齐问题，::operator new肯定返回的是对齐后的地址，但是如果再基于此地址去偏移（如在前面添加标志位），然后在偏移后的地址构造就可能没有对齐进而出问题

51. 编写new和delete时需固守成规

operator new应该内含无限循环，并在其中尝试分配内存，如果它无法满足内存要求，则调用new-handler。同时也要有能力处理0bytes申请。Class专属版本（因为可能存在继承，Derived调用Base的new方法）则还应该处理"比正确大小更大的（错误）申请"，一般是调用::operator new
operator delete应该在收到nullptr不做任何处理，Class专属版本还应该处理"比正确大小更大的申请"，一般是调用::operator delete

52. 写了placement new也要写placement delete

这里术语placement new指的是operator new()参数不止是size_t，比如日志函数等，其实nothrow版本也就是placement new，此处并不包含狭义的定位new
当使用 placement new构造对象失败（构造函数抛出异常） 时，编译器会自动调用匹配的placement delete释放内存。若未定义匹配的placement delete，已分配的内存将泄漏。
如果使用placement new构造，显式调用delete p时，编译器会调用普通operator delete （operator delete(size_t)），而非placement delete。
所以对于一个placement new，需要写operator delete（无异常情况）和placement delete（构造抛出异常）两个函数
若派生类定义了任何operator new重载 （含placement new），会遮掩基类的所有operator new以及全局的operator new版本（包括普通版本）。需显式using声明继承基类或全局版本
所以如果重构了placement new而没有重构普通版本，直接调用new Widget()报错，因为被遮掩了

cpp 复制代码

#include <iostream>

class Widget {
public:
    // 自定义 placement new（带额外参数）
    static void* operator new(size_t size, int extra_arg) {
        std::cout << "调用自定义 placement new\n";
        return ::operator new(size); // 委托全局 operator new
    }

    // ❌ 未显式保留普通 operator new
};

int main() {
    Widget* p1 = new(42) Widget(); // ✅ 调用自定义 placement new
    Widget* p2 = new Widget();     // ❌ 报错：找不到普通 operator new
}

cpp全局标准的operator new，如果定义了class专属new，切记导致的遮掩现象

cpp 复制代码

#include <new> // 为了不抛错以及定位new

void* operator new(std::size_t size);
void* operator new(std::size_t size, const std::nothrow_t&) noexcept; // 不抛错的版本
void* operator new(std::size_t size, void* ptr) noexcept;//此版本是标准的placement new，不允许被重构

int main(){
    int* p = new int; // 底层调用 operator new(sizeof(int))
     int* p = new (std::nothrow) int; // 失败时 p == nullptr
     char buffer[sizeof(int)]; 
     int* p = new (buffer) int(42); // 在 buffer 上构造 int
}