如何实现C++的自定义内存分配器重载new运算符实例-C++-PHP中文网

如何实现C++的自定义内存分配器重载new运算符实例

P粉602998670

发布： 2025-08-02 09:29:01

原创

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c++++中实现自定义内存分配器是通过重载new和delete运算符来控制内存分配与释放。1. new负责分配内存并调用构造函数，delete负责调用析构函数并释放内存；2. 可以重载全局或类级别的new/delete，类级别更常用，便于针对性优化；3. 自定义new需返回void*指针并处理内存不足异常，delete应声明为noexcept且无返回值；4. 使用placement new可在指定内存构造对象，但需手动调用析构函数且不可使用delete释放；5. 自定义分配器适用于频繁创建销毁对象、减少内存碎片等场景，常见策略包括内存池、固定大小块分配、伙伴系统；6. 潜在风险包括内存泄漏、越界访问、双重释放，需谨慎管理内存，并建议结合智能指针和充分测试确保安全性。

如何实现C++的自定义内存分配器重载new运算符实例

C++中实现自定义内存分配器，主要是通过重载

new

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和

delete

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运算符来实现对内存分配和释放的精细控制。这允许你针对特定场景优化内存使用，比如对象频繁创建销毁、内存碎片化严重等情况。

解决方案

理解
```
new
```
登录后复制
和
delete
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运算符:

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；
- ```
new
```
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  运算符实际上做了两件事：分配内存和调用构造函数。
- ```
delete
```
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  运算符也做了两件事：调用析构函数和释放内存。
重载
```
new
```
登录后复制
和
```
delete
```
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，实际上是重载了内存分配和释放的逻辑，构造和析构函数的调用仍然由编译器负责。
重载
```
new
```
登录后复制
运算符:

你可以重载全局
```
new
```
登录后复制
和
```
delete
```
登录后复制
，也可以只针对特定类进行重载。重载类级别的
```
new
```
登录后复制
和
```
delete
```
登录后复制
更常见，因为它允许针对该类进行内存管理优化，而不会影响程序的其他部分。
```
class MyClass {
public:
    // 自定义 new 运算符
    void* operator new(size_t size) {
        // size 是需要分配的内存大小，单位是字节
        std::cout << "Custom new operator called, size: " << size << std::endl;
        void* p = malloc(size); // 使用 malloc 分配内存
        if (!p) {
            throw std::bad_alloc(); // 如果分配失败，抛出异常
        }
        return p;
    }

    // 自定义 delete 运算符
    void operator delete(void* p) noexcept {
        std::cout << "Custom delete operator called" << std::endl;
        free(p); // 使用 free 释放内存
    }

private:
    int data;
};
```
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注意点：
- ```
size_t size
```
  登录后复制
  参数：这是编译器传递给
```
new
```
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  运算符的，表示需要分配的内存大小（以字节为单位）。
- 返回值：必须返回一个
```
void*
```
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  指针，指向分配的内存块的起始地址。
- 异常处理：如果内存分配失败，必须抛出
```
std::bad_alloc
```
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  异常。
- ```
noexcept
```
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  ：
```
delete
```
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  运算符应该声明为
```
noexcept
```
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  ，防止异常从析构函数中抛出。
重载
```
delete
```
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运算符:
```
delete
```
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运算符负责释放
```
new
```
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运算符分配的内存。
- 参数：接收一个
```
void*
```
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  指针，指向要释放的内存块。
- 返回值：
```
delete
```
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  运算符没有返回值。
使用自定义内存分配器:
```
int main() {
    MyClass* obj = new MyClass(); // 调用自定义 new 运算符
    delete obj;                  // 调用自定义 delete 运算符
    return 0;
}
```
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运行这段代码，你会看到自定义的
```
new
```
登录后复制
和
```
delete
```
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运算符被调用。

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更高级的用法：placement new:
```
placement new
```
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允许你在已分配的内存上构造对象。这在你需要手动管理内存，或者在特定地址上创建对象时非常有用。
```
#include <new> // 包含 placement new 的头文件

int main() {
    char buffer[sizeof(MyClass)]; // 分配一块内存
    MyClass* obj = new (buffer) MyClass(); // 在 buffer 上构造 MyClass 对象

    // ... 使用 obj

    obj->~MyClass(); // 手动调用析构函数
    // 注意：不要对 buffer 使用 delete，因为它不是通过 new 分配的
    return 0;
}
```
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注意点：
- 需要包含
```
<new>
```
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  头文件。
- 必须手动调用对象的析构函数，因为
```
placement new
```
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  不会自动调用。
- 不能使用
```
delete
```
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  运算符释放
```
placement new
```
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  分配的内存，因为这块内存不是通过
```
new
```
  登录后复制
  分配的。