C++：::operator new 与 new operator

程序设计

C++ 的操作符重载是一个比较复杂的东西，而 new 是其中比较特殊的一个。

new operator

C++ 使用 new operator 动态申请空间：

int main()
{
    string *s;
    s = new string("!");
    delete s;
}

new expression

new 表达式（new expression）具有两种形式。

分配内存，构造对象：

int main()
{
    string *s;
    s = new string("!");
    return 0;
}

不分配内存，只构造对象：

int main()
{
    string *s;
    s = (string *) malloc(sizeof(string));
    new (s) string("!");
    return 0;
}

new operator 的行为

虽然 new expression 具有两种不同的行为，然而抽象而言，new 包含了以下操作：

1. 调用 ::operator new 分配内存；
2. 类型指针类型转化（Trivial, isn't it?）；
3. 调用构造函数；

什么是 ::operator new 呢？::operator new 是 C++ 标准库对于 new 表达式中分配内存行为的具体实现（注：表达式 2 不分配内存，见下文）。`

重载 ::operator new

::operator new 具有三个 prototype，定义在全局定义域：

// exception throwing (1)
void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);
// exception nothrow (2)
void* operator new (std::size_t size, const std::nothrow_t& nothrow_value) throw();
// placement (3)
void* operator new (std::size_t size, void* ptr) throw();

“placement” 取“占位”之意。在 new 过程中，::operator new (1)、(2) 被调用，分配内存；如果只构造而不分配内存，那么 placement (3) 版本将会被调用。Placement (3) 不分配内存，什么也不做，纯粹占位，所以称之为“placement”。

前两个版本可以被 overload 或者 replace，以实现自己的内存分配。一般而言，通过自己分配内存而提高程序效率比较困难，大部分情况下都是用来做内存泄露检测：

void *operator new (std::size_t sz)
{
    log(time(), proc_stack(), sz);
    return malloc(sz);
}

::operator new 属于动态链接

注意 overload 和 replace 的区别。overload 是指为函数提供不同的形式参数或者模板参数，而 replace 是指覆盖原有定义。有同学质疑为何重复定义 ::operator new 不会导致链接器报错。这是因为默认情况下，链接器链接动态库不会管 multiple definition，而静态库默认对 multiple definition 报错。

= =|||，虽然我觉得这问题没啥意义，链接器爱怎么链接就怎么链接，这不都是 Richard Stallman 说了算么。