这里有人用过c++的“placement new”吗?如果有,为什么?在我看来,它只在内存映射硬件上有用。


当前回答

我用它创建了一个Variant类(例如,一个对象可以表示一个单独的值,这个值可以是许多不同类型中的一个)。

如果Variant类支持的所有值类型都是POD类型(例如int, float, double, bool),那么带标签的C风格的联合就足够了,但如果你想要一些值类型是c++对象(例如std::string), C的联合特性就不行,因为非POD数据类型可能不会被声明为联合的一部分。

因此,我分配了一个足够大的字节数组(例如sizeof(the_largest_data_type_I_support)),并使用placement new在该区域初始化适当的c++对象,当Variant被设置为持有该类型的值时。(当然,当切换到不同的数据类型时,我事先手动调用对象的析构函数)

其他回答

我在实时编程中使用过它。我们通常不希望在系统启动后执行任何动态分配(或重新分配),因为无法保证这将花费多长时间。

我能做的是预先分配一大块内存(大到足以容纳类可能需要的任何数量)。然后,一旦我在运行时弄清楚如何构造这些东西,就可以在我想要的地方使用放置new来构造对象。我知道我使用它的一种情况是帮助创建异构循环缓冲区。

这当然不适合胆小的人,但这就是为什么他们把它的语法弄得有点粗糙。

我认为任何答案都没有强调这一点,但新位置的另一个好例子和用法是减少内存碎片(通过使用内存池)。这在嵌入式和高可用性系统中特别有用。在最后一种情况下,这一点特别重要,因为对于一个必须运行24/365天的系统来说,没有碎片是非常重要的。此问题与内存泄漏无关。

Even when a very good malloc implementation is used (or similar memory management function) it's very difficult to deal with fragmentation for a long time. At some point if you don't manage cleverly the memory reservation/release calls you could end up with a lot of small gaps that are difficult to reuse (assign to new reservations). So, one of the solutions that are used in this case is to use a memory pool to allocate before hand the memory for the application objects. After-wards each time you need memory for some object you just use the new placement to create a new object on the already reserved memory.

这样,一旦应用程序启动,就已经预留了所需的所有内存。所有新的内存预留/释放都将分配到已分配的池中(您可能有几个池,每个池对应一个不同的对象类)。在这种情况下不会发生内存碎片,因为没有间隙,您的系统可以运行很长时间(数年)而不会出现内存碎片。

我在实践中看到过这种情况,特别是在VxWorks RTOS中,因为它的默认内存分配系统受到了很多碎片的影响。因此,通过标准的new/malloc方法分配内存在项目中基本上是被禁止的。所有的内存预留都应该到一个专用的内存池中。

放置new允许在已经分配的内存中构造一个对象。

当您需要构造一个对象的多个实例时,您可能需要这样做以进行优化,并且在每次需要新实例时不重新分配内存会更快。相反,对可以容纳多个对象的内存块执行一次分配可能会更有效,即使您不想一次使用所有内存块。

DevX给出了一个很好的例子:

标准c++也支持放置 New操作符,它构造 对象在预先分配的缓冲区上。这 在构建内存池时很有用, 垃圾收集器或简单的什么时候 性能和异常安全是重要的 派拉蒙(没有危险 内存分配失败 已经分配了,然后呢 对象上构造对象 预分配缓冲区占用的时间更少):

char *buf  = new char[sizeof(string)]; // pre-allocated buffer
string *p = new (buf) string("hi");    // placement new
string *q = new string("hi");          // ordinary heap allocation

您可能还希望确保在关键代码的特定部分(例如,在由起搏器执行的代码中)不存在分配失败。在这种情况下,您可能希望更早地分配内存,然后在临界区中使用placement new。

脱销在安置新

不应该释放正在使用内存缓冲区的每个对象。相反,您应该只删除[]原始缓冲区。然后必须手动调用类的析构函数。关于这方面的建议,请参阅Stroustrup的常见问题:是否存在“位置删除”?

如果你正在构建一个内核,它很有用——你把从磁盘或页表读取的内核代码放在哪里?你得知道该往哪里跳。

或者在其他非常罕见的情况下,比如当你有大量分配的空间,想要把几个结构放在彼此后面。它们可以这样打包,而不需要使用offset()操作符。不过,还有其他的技巧。

我也相信一些STL实现使用了新位置,比如std::vector。它们以这种方式为2^n个元素分配空间,而不需要总是realloc。

我们将它用于自定义内存池。简单介绍一下:

class Pool {
public:
    Pool() { /* implementation details irrelevant */ };
    virtual ~Pool() { /* ditto */ };

    virtual void *allocate(size_t);
    virtual void deallocate(void *);

    static Pool *Pool::misc_pool() { return misc_pool_p; /* global MiscPool for general use */ }
};

class ClusterPool : public Pool { /* ... */ };
class FastPool : public Pool { /* ... */ };
class MapPool : public Pool { /* ... */ };
class MiscPool : public Pool { /* ... */ };

// elsewhere...

void *pnew_new(size_t size)
{
   return Pool::misc_pool()->allocate(size);
}

void *pnew_new(size_t size, Pool *pool_p)
{
   if (!pool_p) {
      return Pool::misc_pool()->allocate(size);
   }
   else {
      return pool_p->allocate(size);
   }
}

void pnew_delete(void *p)
{
   Pool *hp = Pool::find_pool(p);
   // note: if p == 0, then Pool::find_pool(p) will return 0.
   if (hp) {
      hp->deallocate(p);
   }
}

// elsewhere...

class Obj {
public:
   // misc ctors, dtors, etc.

   // just a sampling of new/del operators
   void *operator new(size_t s)             { return pnew_new(s); }
   void *operator new(size_t s, Pool *hp)   { return pnew_new(s, hp); }
   void operator delete(void *dp)           { pnew_delete(dp); }
   void operator delete(void *dp, Pool*)    { pnew_delete(dp); }

   void *operator new[](size_t s)           { return pnew_new(s); }
   void *operator new[](size_t s, Pool* hp) { return pnew_new(s, hp); }
   void operator delete[](void *dp)         { pnew_delete(dp); }
   void operator delete[](void *dp, Pool*)  { pnew_delete(dp); }
};

// elsewhere...

ClusterPool *cp = new ClusterPool(arg1, arg2, ...);

Obj *new_obj = new (cp) Obj(arg_a, arg_b, ...);

现在你可以将对象聚集在一个单独的内存区域中,选择一个非常快但不进行释放的分配器,使用内存映射,以及任何你希望通过选择池并将其作为参数传递给对象的放置new操作符来施加的语义。