一.new

new operator 就是 new 操作符，不能被重载，假如A是一个类，那么 A * a=new A; 实际上执行如下3个过程。

  1. 调用 operator new 分配内存，operator new (sizeof(A))
  2. 调用构造函数生成类对象，A::A()
  3. 返回相应指针

事实上，分配内存这一操作就是由 operator new(size_t) 来完成的，如果类A重载了operator new，那么将调用 A::operator new(size_t )，否则调用 全局::operator new(size_t )，后者由C++默认提供。

二.operator new

operator new 是函数，分为三种形式（前2种不调用构造函数，这点区别于new operator）： 

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void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc); 
void* operator new (std::size_t size, const std::nothrow_t& nothrow_constant) throw(); 
void* operator new (std::size_t size, void* ptr) throw();

第一种分配 size 个字节的存储空间，并将对象类型进行内存对齐。如果成功，返回一个非空的指针指向首地址。失败抛出 bad_alloc 异常。

第二种在分配失败时不抛出异常，它返回一个 NULL 指针。

第三种是placement new 版本，它本质上是对 operator new 的重载，定义于 #include <new> 中。它不分配内存，调用合适的构造函数在 ptr 所指的地方构造一个对象，之后返回实参指针ptr。

第一、第二个版本可以被用户重载，定义自己的版本，第三种 placement new 不可重载。 

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A* a = new A; //调用第一种 
A* a = new(std::nothrow) A; //调用第二种 
new (p)A(); //调用第三种

new (p)A() 调用 placement new 之后，还会在 p 上调用 A::A()，这里的p可以是堆中动态分配的内存，也可以是栈中缓冲。

下面是重载 operator new 的一个例子： 

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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
 
class X
{
public:
	X() { cout << "X's constructor" << endl; }
	~X() { cout << "X's destructor" << endl; }

	void* operator new(size_t size, string str)
	{
		cout << "operator new size " << size << " with string " << str << endl;
		return ::operator new(size);
	}

	void operator delete(void* pointer)
	{
		cout << "operator delete" << endl;
		::operator delete(pointer);
	}
private:
	int num;
};
 
int main()
{
	X *p = new("A new class") X;
	delete p;
	return 0;
}

三.placement new

一般来说，使用 new 申请空间时，是从系统的“堆”（heap）中分配空间。申请所得的空间的位置是根据当时的内存的实际使用情况决定的。但是，在某些特殊情况下，可能需要在已分配的特定内存创建对象，这就是所谓的“定位放置 new”（placement new）操作。

定位放置 new 操作的语法形式不同于普通的 new 操作。例如，一般都用如下语句 A* p=new A; 申请空间，而定位放置 new 操作则使用如下语句 A* p=new (ptr)A; 申请空间，其中ptr就是程序员指定的内存首地址。

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class A
{
public:
	A(){ cout << "A's constructor" << endl; }
	~A(){ cout << "A's destructor" << endl; }
	
	void show() { cout << "num:" << num << endl; }
	
private:
	int num;
};
 
int main()
{
	char mem[100]; // 栈上。如果是 new char[x] 就是堆上
	mem[0] = 'A';
	mem[1] = '\0';
	mem[2] = '\0';
	mem[3] = '\0';
	cout << (void*)mem << endl;
    
	A* p = new (mem)A;
	cout << p << endl;
	p->show();
	p->~A(); // “借”来的空间，必须要手动调用析构函数释放
    // 如果上面是 mem = new char[x]，调用析构后还必须再 delete[] mem;
}

注意以下几点：

  1. 用定位放置 new 操作，既可以在栈（stack）上生成对象，也可以在堆（heap）上生成对象。如本例就是在栈上生成一个对象。
  2. 使用语句 A* p=new (mem) A; 定位生成对象时，指针 p 和数组名 mem 指向同一片存储区。所以，与其说定位放置new操作是申请空间，还不如说是利用已经请好的空间，真正的申请空间的工作是在此之前完成的。
  3. 使用语句 A *p=new (mem) A; 定位生成对象时，会自动调用类A的构造函数，但是由于对象的空间不会自动释放（对象实际上是借用别人的空间），所以必须显示的调用类的析构函数，如本例中的 p->~A()。
  4. 如果有这样一个场景，我们需要大量的申请一块类似的内存空间，然后又释放掉，比如在在一个 server 中对于客户端的请求，每个客户端的每一次上行数据我们都需要为此申请一块内存，当我们处理完请求给客户端下行回复时释放掉该内存，表面上看者符合 C++ 的内存管理要求，没有什么错误，但是仔细想想很不合理，为什么我们每个请求都要重新申请一块内存呢，要知道每一次内存的申请，系统都要在内存中找到一块合适大小的连续的内存空间，这个过程是很慢的（相对而言)，极端情况下，如果当前系统中有大量的内存碎片，并且我们申请的空间很大，甚至有可能失败。为什么我们不能共用一块我们事先准备好的内存呢？

转自：https://blog.csdn.net/linuxheik/article/details/80449059