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C++自定义分配器重载new运算符实例

P粉602998670

发布： 2025-08-30 10:06:01

原创

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通过重载new和delete可实现自定义内存管理，如内存池。示例中MyClass重载类内new和delete，使用静态内存池分配对象，优先复用已释放空间，提升小对象频繁创建销毁时的性能，并通过静态数组管理内存使用状态。

c++自定义分配器重载new运算符实例

在C++中，通过重载 new 和 delete 运算符，可以实现自定义内存管理策略，比如内存池、调试分配、性能监控等。下面是一个简单的实例，展示如何为某个类重载 new 和 delete 运算符，实现自定义的内存分配逻辑。

自定义 new 和 delete 的基本用法

我们为一个类 MyClass 重载全局的 new 和 delete，或者仅重载类作用域内的版本。以下示例展示类内重载，实现简单的内存池管理。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <new>
<p>class MyClass {
static const size_t pool_size = 1024;
static char memory_pool[pool_size];
static bool in_use[pool_size / sizeof(MyClass)];
static size_t next_free;</p><p>public:
int value;</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>MyClass(int v) : value(v) {
    std::cout << "构造 MyClass(" << v << ")\n";
}

~MyClass() {
    std::cout << "析构 MyClass(" << value << ")\n";
}

// 重载 new
void* operator new(size_t size) {
    if (size != sizeof(MyClass)) {
        return ::operator new(size); // 非本类大小，使用默认分配
    }

    for (size_t i = 0; i < pool_size / sizeof(MyClass); ++i) {
        if (!in_use[i]) {
            in_use[i] = true;
            std::cout << "从内存池分配地址: " << (void*)(memory_pool + i * sizeof(MyClass)) << "\n";
            return memory_pool + i * sizeof(MyClass);
        }
    }

    throw std::bad_alloc(); // 池满
}

// 重载 delete
void operator delete(void* ptr) noexcept {
    if (ptr == nullptr) return;

    char* cptr = static_cast<char*>(ptr);
    if (cptr >= memory_pool && cptr < memory_pool + pool_size) {
        size_t index = (cptr - memory_pool) / sizeof(MyClass);
        std::cout << "释放内存池中的地址: " << ptr << "\n";
        in_use[index] = false;
    } else {
        ::operator delete(ptr); // 非池内内存，使用默认释放
    }
}

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};

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// 静态成员定义 char MyClass::memory_pool[MyClass::pool_size] = {}; bool MyClass::in_use[MyClass::pool_size / sizeof(MyClass)] = {}; size_t MyClass::next_free = 0;

测试自定义分配器

下面代码创建和销毁多个 MyClass 对象，观察内存池的使用情况。

int main() {
    MyClass* a = new MyClass(10);
    MyClass* b = new MyClass(20);
    MyClass* c = new MyClass(30);
<pre class='brush:php;toolbar:false;'>delete a;
delete b;

MyClass* d = new MyClass(40); // 可能复用 a 或 b 的空间

delete c;
delete d;

return 0;

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}

输出示例

构造 MyClass(10)
从内存池分配地址: 0x...
构造 MyClass(20)
从内存池分配地址: 0x...+8
构造 MyClass(30)
从内存池分配地址: 0x...+16
释放内存池中的地址: 0x...
释放内存池中的地址: 0x...+8
构造 MyClass(40)
从内存池分配地址: 0x...（可能复用）
析构 MyClass(30)
析构 MyClass(40)
析构 MyClass(10)