C++

最近我突然想到 placement new 可以直接在指定位置直接构造对象而不分配内存，于是有了这篇文章。

1. 一般情况下，`new` 在堆上分配内存

在大多数情况下，new 确实会在 堆（heap） 上分配内存：

int* p = new int(42); // 在堆上分配内存

堆内存 由 C++ 运行时库（如 malloc/free）管理。
必须手动释放，否则会导致内存泄漏：
```
delete p; // 释放堆内存
```

2. `new` 还可以在栈上分配内存

C++ 提供了 placement new（定位 new），允许在指定的内存地址上构造对象，而 不分配新内存。因此，我们可以让 new 在栈上分配内存：

#include <new>

void demo() {
    alignas(int) char buffer[sizeof(int)]; // 栈上的内存
    int* p = new (buffer) int(42); // 在栈上构造 int

    std::cout << *p << std::endl; // 输出 42

    // 不需要 delete，但要手动调用析构函数（如果是类对象）
    p->~int(); // 对于 int 这种 trivial 类型，可以省略
}

关键点

buffer 是栈上的数组，new (buffer) int 只是在该地址构造对象。
不能使用 delete p，因为内存是栈上的，delete 会尝试释放堆内存，导致未定义行为（UB）。
必须确保内存对齐（如 alignas(int)），否则某些 CPU 架构（如 ARM）会崩溃。

3. `new` 还可以在其他存储区域分配内存

除了堆和栈，new 还可以在 自定义内存池、共享内存 或 硬件寄存器映射内存 上分配内存，只要提供正确的地址即可。

示例：在静态存储区分配

#include <new>

char static_buffer[sizeof(int)]; // 静态存储区（全局变量）

int main() {
    int* p = new (static_buffer) int(100); // 在静态区构造对象
    std::cout << *p << std::endl;
    p->~int();
    return 0;
}

static_buffer 位于程序的 数据段（data segment），而不是堆或栈。

示例：在内存池中分配

#include <new>
#include <vector>

class MemoryPool {
public:
    void* allocate(size_t size) {
        return pool.data(); // 返回内存池地址
    }
private:
    std::vector<char> pool{1024}; // 模拟内存池
};

int main() {
    MemoryPool pool;
    int* p = new (pool.allocate(sizeof(int))) int(200); // 在内存池构造
    std::cout << *p << std::endl;
    p->~int();
    return 0;
}

这里 new 在自定义的内存池上分配，而不是堆或栈。

4. 为什么需要 `placement new`？

（1）避免堆分配的开销

高频小对象（如游戏中的粒子系统）可以使用栈或内存池，减少 new/delete 的代价。

（2）控制对象的内存位置
嵌入式系统可能需要将对象放在特定地址（如硬件寄存器）。
共享内存（IPC）需要在固定地址构造对象。

（3）实现自定义内存管理
内存池、对象池等技术依赖 placement new 在预分配的内存上构造对象。

因此，new 分配的内存不一定在堆上，它的行为取决于具体的使用方式。理解这一点有助于优化性能并避免未定义行为。

1. 一般情况下，new 在堆上分配内存

2. new 还可以在栈上分配内存

关键点

3. new 还可以在其他存储区域分配内存