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怎样在C++中实现自定义内存分配器重载new运算符实例

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发布： 2025-08-14 22:36:02

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在c++++中实现自定义内存分配器需重载new运算符，1. 重载类级别的operator new/delete以控制内存分配；2. 必须成对实现防止异常时调用全局delete；3. 额外重载new[]/delete[]以支持数组形式；4. 可结合内存池、记录分配信息、处理内存对齐等技巧提升性能与调试能力。

怎样在C++中实现自定义内存分配器重载new运算符实例

在C++中实现自定义内存分配器，一个常见的做法是通过重载

new

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运算符。这不仅能帮助你更好地控制对象的创建过程，还能用于性能优化、内存池管理等场景。下面我们就以类级别的

new

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重载为例，来说明如何操作。

1. 理解为什么要重载

new

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默认情况下，C++ 使用全局的

operator new

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来分配内存。但在某些特定需求下（比如调试、性能优化或资源隔离），我们希望对某个类的对象分配方式做特殊处理。这时候就可以为该类重载

operator new

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和

operator delete

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。

例如：

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想知道某类对象一共申请了多少内存
想把某些类的对象集中放在一块连续内存里提高缓存命中率
避免频繁调用系统
```
malloc/free
```
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提高性能

2. 如何为类重载

new

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运算符

要在类中重载

new

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，只需要在类中声明并定义如下形式的静态函数：

void* operator new(size_t size);
void operator delete(void* ptr);

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示例代码如下：

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "Constructor\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "Destructor\n"; }

    // 重载 new
    void* operator new(size_t size) {
        std::cout << "Custom new for size: " << size << "\n";
        void* p = malloc(size);
        return p;
    }

    // 重载 delete
    void operator delete(void* ptr) {
        std::cout << "Custom delete\n";
        free(ptr);
    }
};

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这样每次使用

new MyClass()

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的时候就会调用我们自定义的

new

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函数。

注意：如果你只重载了类版本的 new，而没有对应的 delete，那么当构造函数抛出异常时，会调用全局的 delete。因此建议成对重载。

3. 支持数组形式的

new[]

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和

delete[]

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上面的例子只能处理单个对象的情况，如果要支持数组：

MyClass* obj = new MyClass[5];

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你需要额外重载

operator new[]

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和

operator delete[]

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：

void* operator new[](size_t size) {
    std::cout << "Custom new[] for size: " << size << "\n";
    void* p = malloc(size);
    return p;
}

void operator delete[](void* ptr) {
    std::cout << "Custom delete[]\n";
    free(ptr);
}

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否则可能会出现未定义行为，比如内存泄漏或释放错误。

4. 实际应用中的小技巧

记录分配信息：可以在自定义
new
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中记录分配的地址、大小等信息，便于后续调试或统计。
对齐处理：有些平台对内存对齐有要求，可以使用
```
std::align_val_t
```
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或手动对齐。
结合内存池：如果你有一个高频创建/销毁的对象类型，可以把
```
new/delete
```
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指向一个预分配的内存池，避免频繁系统调用。

举个简单的例子，在

new

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的时候打印当前时间戳，方便追踪分配时机：

#include <iostream>
#include <chrono>

void* MyClass::operator new(size_t size) {
    auto now = std::chrono::system_clock::now();
    std::time_t now_c = std::chrono::system_clock::to_time_t(now);
    std::cout << "Allocated at: " << std::ctime(&now_c);
    return malloc(size);
}

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基本上就这些内容了。虽然看起来不复杂，但实际使用中容易忽略细节，比如忘记重载