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operator new是一组函数，当使用new operator申请内存并调用构造函数时会用到它，operator new函数就是用来申请内存的，差不多相当于malloc.
operator delete也是一组函数，如果new operator调用operator new分配空间后，调用构造函数失败，则operator delete被C++运行环境调用来释放operator new申请到的空间，程序员不会手动直接调用这类函数。

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namespace std {
class bad_alloc;
class bad_array_new_length;
struct nothrow_t {};
extern const nothrow_t nothrow;
typedef void (*new_handler)();
new_handler get_new_handler() noexcept;
new_handler set_new_handler(new_handler new_p) noexcept;
}
void* operator new(std::size_t size);
void* operator new(std::size_t size, const std::nothrow_t&) noexcept;
void operator delete(void* ptr) noexcept;
void operator delete(void* ptr, const std::nothrow_t&) noexcept;
void* operator new[](std::size_t size);
void* operator new[](std::size_t size, const std::nothrow_t&) noexcept;
void operator delete[](void* ptr) noexcept;
void operator delete[](void* ptr, const std::nothrow_t&) noexcept;
void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept;
void* operator new[](std::size_t size, void* ptr) noexcept;
void operator delete (void* ptr, void*) noexcept;
void operator delete[](void* ptr, void*) noexcept;

上面一组东西是C++标准规定的。
在namespace std中，定义了bad_alloc，nothrow_t，以及new_handler类型和set_new_handler函数。
第10、11行：

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void* operator new(std::size_t size);
void* operator new(std::size_t size, const std::nothrow_t&) noexcept;

它用来分配size字节的空间。第一种形式如果分配空间失败，则抛出bad_alloc；第二种形式，如果分配失败了，则返回NULL，不抛出bad_alloc.

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void operator delete(void* ptr) noexcept;
void operator delete(void* ptr, const std::nothrow_t&) noexcept;

上面两种operator delete，分别对应第11、12行两种operator new。

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void* operator new[](std::size_t size);
void* operator new[](std::size_t size, const std::nothrow_t&) noexcept;

上面两种operator new[]，用来为数组分配空间，它们的区别与第11、12行的operator new的区别类似。

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void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept;
void* operator new[](std::size_t size, void* ptr) noexcept;

上面两种，是最普通的placement new，它们仅仅返回ptr，不做其它事情。

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void operator delete (void* ptr, void*) noexcept;
void operator delete[](void* ptr, void*) noexcept;

上面两种placement delete，什么都不做，只是与placement new对应，很诡异。

分配程序，使用VS2010,

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int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int *p = new int;
    *p = 0;
    delete p;
    return 0;
}

单步跟踪会发现new调用了下面的operator new

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void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
        {       // try to allocate size bytes
        void *p;
        while ((p = malloc(size)) == 0)
                if (_callnewh(size) == 0)
                {       // report no memory
                static const std::bad_alloc nomem;
                _RAISE(nomem);
                }
 
        return (p);
        }

可以看出来，这个版本的operator new调用了malloc分配空间，如果分配成功，则返回指向分配的空间的指针，如果分配失败，且_callnewh(size)返回0，则抛出异常。对于上面的例子，不会失败。

再构造一个分配内存失败的例子，我们可以看到_callnewh()被调用：

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int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    for(;;)
        int *p = new int[1024*1024*255];
 
    return 0;
}

还是单步运行，在第二次new的时候，malloc失败，调用了_callnewh()。

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/* pointer to old-style C++ new handler */
_PNH _pnhHeap;
extern "C" int __cdecl _callnewh(size_t size)
{
        {
            _PNH pnh = (_PNH) DecodePointer(_pnhHeap);
 
            if ( (pnh == NULL) || ((*pnh)(size) == 0) )
                return 0;
        }
        return 1;
}

_callnewh的函数体如上：如果new_handler是NULL或者(*pnh)(size) == 0则返回0。我不懂第二个表达式的意思。这次运行我观察到new_handler为NULL，直接就返回0了，然后抛出了异常。

November 6, 2011