各位老师好！

这是CPP面试冲刺周刊（c++ weekly）
陪你一起快速冲击大厂面试第四期

周刊目标：

不是成为C++专家，而是成为C++面试专家

本期内容：

如何为一个类自定义new/delete

一页PPT 解释： （回答有逻辑）

维度
① 类内 new/delete
② 全局 new/delete（弱符号）
③ LD_PRELOAD + tcmalloc

生效时机
编译期（静态绑定）
链接期（符号强弱覆盖）
运行期（动态装载器优先级）

作用范围
仅该类/基类查找链
全局（除已绑定到类内的 new）
全局（动态库与主程序）

机制
作用域查找 + 非虚（无 vtable）
弱符号 vs 强符号
预加载库先解析同名符号

是否依赖弱符号
否
是（libstdc++ 默认全局 new 为 weak）
否（依赖 ld.so 解析顺序）

源码是否需改动
需要（在类内写函数）
需要（提供全局 operator new/delete）
不需要（设置环境变量即可）

常见用途
类级内存池、对齐、对象复用
全局策略（统计/替换分配器/统一注入）
线上快速切换分配器/排查内存/零侵入部署

题目来源： C++ Primer 第 18 章节

Exercise 18.9: Declare members new and delete for the QueueItem class.
18.1.6 Class Specific new and delete
Exercise 18.6: Reimplement your Vector class to use operator new, operator delete, placement new, and direct calls to the destructor.

课本上的题目绝对经典

整体知识看板（看文末）：

第一周:c++基础知识高频面试题解析【当前位置】
第二周: 专注分布式存储,数据库广告搜索 Ai 辅助驾驶大厂热门后端开发岗位拆解。
第三周：系统架构设计，用未来 10 年发展目标，重新设计原来系统

开始

一、面试官：如何为一个类自定义new/delete

C++ 对象的内存分配默认依赖 全局 operator new / operator delete，
本质上调用 libc malloc/free，最终走 系统调用 brk/mmap

答案可能很简单（这绝对不是最终结果，面试官要反问的）

#include <iostream>
using namespace std;

struct A {
   
    void operator new(size_t sz) {
   
        cout << "A::operator new, size = " << sz << endl;
        return ::operator new(sz);
    }
    void operator delete(void p) {
  
        cout << "A::operator delete" << endl;
        ::operator delete(p);
    }
};
int main() {
  
    A a = new A;  // 输出: A::operator new, size = 1
    delete a;      // 输出: A::operator delete
}

如何和已有知识，一步步结合起来，

下面是我推导过程，可能意想不到发现

二、小青回答（工作0-3 年青铜）

如何如何为一个类自定义new/delete
完全之前从来没有遇到过问题，
很简单，平时不总结，别指望面试当成超常发挥，

我猜你可能这样回顾之前准备

new 和 malloc 有什么区别
new 申请失败返回 NULL 还是抛出异常
自定义一个类函数，虚函数可以吗，好像不行
operator new 还是选择 placement new

暂停思绪无限发散，

重新整理历史题目的的关系

1.1 普通的函数：

❝

函数特性重载（overload），隐藏（hide），覆盖（override）

重载（overload):在相同访问内（一个类），函数名相同,参数不同（c 语言不支持这样重载）
隐藏（hide): 不同范围内 ,派生类定义与基类同名非虚函数时，基类同名函数被隐藏
覆盖 / 重写（Override）：基类虚函数被派生类虚函数覆盖，运行期判断

C++多态必要条件
① 继承（this 指针)
② 虚函数重写 ,
③ 父类指针/引用指向子类对象

❝

画外音：目前就是动态绑定无法解决这个问题，

operator new 是默认 static 函数，static 函数无法访问 this 指针，不支持运行时多态

1.2 普通函数，库函数，系统调用

参考：序员的自我修养：链接、装载与库

new 是c++运算符，不能重载，语法规定的
operator new 是c++ libstdc++ 标准库函数，静态函数，静态函数自然是不能是虚函数

_GLIBCXX_WEAK_DEFINITION void 
operator new (std::sizet sz) GLIBCXX_THROW (std::bad_alloc)

malloc 是 c 语言 glibc 标准库的库函数
brk是系统调用

演示：

new 实现调用2个函数

内存分配调用全局的 operator new 函数为对象分配足够大小的内存。（4字节）
调用 Foo构造对象
返回对象指针构造完毕后返回分配并初始化后的对象指针。


 Foo ptr = new Foo();
   │
   ▼
查找类内 operator new
   │
   ├─存在 → 调用类内 new
   └─不存在 → 调用全局 ::operator new
   │
   ▼
内存分配（malloc / 内存池 / 用户态栈）
   │
   ▼
调用构造函数
   │
   ▼
返回对象指针

1.3 c++角度无法解决这个问题了，c 语言不支持重载，如何解决重载问题弱符号，编译期静态绑定

概念
实现方式
发生时机
影响范围

函数重载 (overloading)
同一作用域内多个函数签名不同
编译期
仅 C++ 语法

虚函数覆盖 (overriding)
子类重写父类虚函数
运行时
仅多态场景

符号覆盖 (symbol overriding)
通过弱符号 + 链接器选择强符号
链接期
整个可执行文件/动态库

如何验证 libstdc++ 的 operator new 是弱符号

我们可以直接用 nm 命令验证：

nm -C /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so | grep "operator new"

典型输出类似：

0000000000098e80 W operator new(unsigned long) 0000000000098ed0 W operator new 0000000000098f20 W operator delete(void)

这里的 W 就表示 weak symbol。

为什么 libstdc++ 把 operator new/delete 定义为弱符号

来看 libstdc++ 的源码（以 GCC 13.x 为例）：

注意到 _GLIBCXX_WEAK_DEFINITION，在 GCC 平台上一般展开为：

#define _GLIBCXX_WEAK_DEFINITION attribute ((weak))

这意味着 libstdc++ 提供的 operator new 是弱符号。

原因：为了支持用户自定义重载

在 Linux 下，符号解析遵循 ELF 链接规则：

弱符号（weak）：如果存在同名的强符号（strong），那么最终可执行文件会绑定到强符号。
强符号（strong）：用户自己实现的 operator new 会被视为强符号。

因此：

如果用户自己实现了全局 operator new，会自动覆盖 libstdc++ 提供的版本。
如果用户没有实现，则默认使用 libstdc++ 的弱符号实现。

这就是为什么 libstdc++ 必须把它们标记为弱符号，否则用户无法重载

❝

到这里你是否感觉找到最终答案 NO，c++继承复杂之处在这里，
上面operator new是全局符号，如果有继承的类呢？

三、小白回答(工作 3-5 年白银)

如果面试官问：

❝

为什么类内 operator new/delete 是静态绑定，而全局 operator new/delete 是弱符号？

可以回答：

全局版本是由 libstdc++ 提供的默认实现，在源码中标记了 attribute((weak))，用户可以通过定义自己的全局版本来覆盖默认实现 → 弱符号机制。
类内版本是一个 普通静态成员函数，绑定过程在 编译期完成，属于 静态绑定，不会走虚函数表，也不会受弱符号影响。
当类内和全局版本同时存在，类内优先

30 秒总结自定义类实现 new 和/delete：

第一是类内 operator new/delete，纯编译期静态绑定，作用域查找，不涉及弱符号；
第二层是全局 operator new/delete，libstdc++ 默认实现是弱符号，你提供强符号即可链接期覆盖；
第三层是LD_PRELOAD + tcmalloc，通过动态装载器在运行时优先解析同名符号，实现零改码劫持。

三者分别对应编译期、链接期、运行期三个阶段，

优先级依次是：类内静态绑定 > 运行期预加载 > 链接期弱符号

2.1 深入理解 C++ new/delete：类内静态绑定 vs 全局弱符号机制

维度
类内 operator new/delete
全局 ::operator new/delete

作用域
限于该类及其派生类
全局可见

绑定时机
编译期静态绑定
链接期符号解析

多态性
❌ 无多态
❌ 无多态

弱符号
❌ 不依赖弱符号
✅ 是弱符号

优先级
优先于全局 ::operator new
最后兜底

#include <iostream>
#include <new>
struct Base
{
   
 static void operator new(std::size_t size)
 {
   
  std::cout << "Base new\n";
  return ::operator new(size);
 }
};

struct Derived : Base {
   

};

int main()
{
   
 //A class-specific operator new is looked up in the scope of the class and is not virtual.
 
 Derived p = new Derived; // 调用 Base::operator new 还是 Derived::operator new？
}

编译期静态绑定

new Derived 的查找顺序是：
2. 在 Derived 中查找 operator new
3. 如果没找到，查找 Base
4. 如果都没找到，最后使用全局 ::operator new
Derived 没有定义 operator new，所以直接用到了 Base::operator new。
这不是多态，不需要虚函数表。

最终结论

类内 operator new/delete：
- 是静态成员函数
- 编译期静态绑定
- 和弱符号无关
全局 operator new/delete：
- libstdc++ 提供默认实现
- 被标记为 weak symbol
- 用户可覆盖

2.2 编译期，链接期，运行期

① 类内 `operator new/delete`（静态绑定）

源码：
struct Base {
   
  static void operator new(std::size_t);
};
struct Derived : Base {};

new Derived
   │
   ├─ 编译器做“名字查找”（先 Derived，后 Base）
   │
   ├─ 若 Derived 未定义 → 绑定到 Base::operator new   ←←← 静态绑定（非多态）
   │
   └─ 生成直接调用指令（无 vtable，无符号覆盖参与）

要点

编译期决定，不走弱符号、不走 vtable。
仅影响该类（及查找到的基类作用域），优先级高于全局。

② 全局 `operator new/delete`（弱符号覆盖，链接期）

源文件们  ──(编译)──► 目标文件们（含符号表） ──(链接)──► 可执行文件 / so

libstdc++ 提供：
  _GLIBCXX_WEAK_DEFINITION
  void ::operator new(std::size_t);     ← 弱符号（weak）

你的工程若提供：
  void ::operator new(std::size_t);     ← 强符号（strong）

链接器规则：

  若同名强符号存在 → 选择强符号（你的全局 new）
  
  否则 → 选择弱符号（libstdc++ 默认 new）

③ `LD_PRELOAD` + tcmalloc（动态链接优先级，运行期）

运行命令：
  LD_PRELOAD=/usr/lib/libtcmalloc.so ./app

动态装载器 ld.so 加载顺序：
  1) 先装载 LD_PRELOAD 指定的 so（优先级最高）
  2) 再装载主程序与其依赖的其它 so（libc, libstdc++, ...）

符号解析：
  当需要解析 "malloc/free/new/delete" 时
  ├─ 如果在预加载的 tcmalloc.so 中已定义 → 直接绑定到 tcmalloc 版本
  └─ 否则继续在后续库中查找（如 libc）

效果：
  不改源码，即可把 malloc/free/new/delete 劫持到 tcmalloc

要点

运行时生效，由动态装载器决定符号优先级。
对主程序和动态库均可生效（除非静态链接/受限环境）。
常用于快速切换分配器/排查内存问题。

四、小王回答( 工作 5-10 年 )：用起来

❝

工作 10 年和工作 3 年在知识不会任何新增 ,结合 3fs 代码说明

4.1 DeepSeek 3FS 灵活内存池实现策略

自定义：用默认系统的
自定义：用第三方库的
自定义：自己实现，这个不是分布式存储重点，没有实现。

代码分析：

1. 定义宏开关 CMakeLists.txt

option(OVERRIDE_CXX_NEW_DELETE "Override C++ new/delete operator" OFF)

2. 重载全局函数 operator new/delete

src\memory\common\OverrideCppNewDelete.h
代码


#ifdef OVERRIDE_CXX_NEW_DELETE

// Override global new/delete with custom memory allocator.
void operator new(size_t size) { return hf3fs::memory::allocate(size); }

void operator delete(void mem) noexcept { hf3fs::memory::deallocate(mem); }

#endif

3. dlopen方式加载动态库

src/memory/common/GlobalMemoryAllocator.cc


static void loadMemoryAllocatorLib()
 void mallocLib = nullptr;
 GetMemoryAllocatorFunc getMemoryAllocatorFunc = nullptr;
 mallocLib = ::dlopen(mallocLibPath, RTLD_NOW | RTLD_GLOBAL);
 
 gAllocator = getMemoryAllocatorFunc();

//
//这里通过环境变量 MEMORY_ALLOCATOR_LIB_PATH 来指定要加载的内存分配器库。 
//例如，如果你想使用jemalloc.tcmalloc： 
//set MEMORY_ALLOCATOR_LIB_PATH=D:\path\to\jemalloc.dll 
//set MEMORY_ALLOCATOR_LIB_PATH=D:\path\to\tcmalloc.dll
void allocate(size_t size)

 if (gAllocator == nullptr)
 
  mem = std::malloc(allocateSize);
 
 else
  mem = gAllocator->allocate(allocateSize)

提供 GetMemoryAllocatorFunc 函数指针类型用于通过固定导出符号加载实现（如 dlsym("getMemoryAllocator")）:


class MemoryAllocatorInterface {
    

public:

 virtual ~MemoryAllocatorInterface() = default;
 
 virtual void allocate(size_t size) = 0;
 
 virtual void deallocate(void mem) = 0;
 
 virtual void memalign(size_t alignment, size_t size) = 0;
 
 virtual void logstatus(char buf, size_t size) = 0;
 
 virtual bool profiling(bool active, const char prefix) = 0;

};
 using GetMemoryAllocatorFunc = MemoryAllocatorInterface ()();

} // namespace hf3fs::memory

4.2 疑问：智能指针在自定义分配器情况不能调用默认的 delete 操作

要点

谁分配，谁释放；分配与释放函数必须匹配。
对象池/自定义分配接口返回的内存，务必使用自定义 deleter；默认 delete 不适用。
启用 3FS 全局 new/delete 重载时，默认智能指针 deleter 可直接用

  void mem = hf3fs::memory::memalign(alignof(My), sizeof(My));
  My obj = new (mem) My(...);
  
  auto deleter = {
  
    p->~My(); //可以直接调用析构函数
    hf3fs::memory::deallocate(p); //归还到内存池
  };
  
  std::unique_ptr<My, decltype(deleter)> up(obj, deleter);

五、广告时间

c++周刊目的陪你一起快速冲击大厂面试

❝

小提示：不要把他看成一个出售给你产品，我只出售给自己
在公司做任何事情事情，
都必须清楚拆解需求功能，开发周期，最后得到什么结果，
同样面试准备也是如此，给自己一个期限 21 天，给自己大纲，然后给自己 21 天学习结果，这样自己才能安心准备下去。

曾经有一个让我心跳加速的岗位放在我面前，

我没有珍惜。

等到别人拿到 offer 的那一刻，

我才追悔莫及！

人世间，最痛苦的事情，

不是没钱吃饭，

也不是没房没车，

而是——错过了那个能让我逆天改命的机会！

如果上天再给我一次机会，

我一定会对那个岗位说三个字：

“我要你！”

如果非要在这份“心动”上加一个期限，

一万年太久了……

我只想要——21天！

你可能面临两种选择

① 犹豫不前：准备到天荒地老

“这个岗位太难了，我先准备一下吧。”

于是你准备1天、1周、1个月、1年……

等再回头，3年就这样过去了。

每天忙着搬砖，没时间系统复习
每次想起要准备，又感觉心里没底
面试知识点更新太快，拿着旧地图找新机会
最后，错过了一次又一次心动的岗位。

② 盲目回答：机会就在眼前，却抓不住

终于等来一场面试，

你觉得问题很简单，张口就答，

结果用“几千元思维”回答“百万年薪岗位”。

面试官问到C++底层实现，答不上来
设计题说到高并发架构，没实战经验
一紧张，连项目里真实做过的东西都讲不清

一次面试失利，也许就意味着和理想岗位失之交臂。

更残酷的是

在你犹豫的这几年里，

找工作的成本越来越高：

一个部门、一个领导，可能坚持一年就被解散
一个项目，可能在10年、20年后，

曾经复杂的业务规则、先进的架构，早已被淘汰
市场上新的技术和面试要求，每年都在不断升级

等你回过头来，发现不仅机会没了，

连准备的方向都变了。

21天C++面试冲刺周刊
一万年太久，只争三周

不是让你成为C++专家，而是让你成为C++面试专家。

不是让你疯狂学习新知识，而是帮你重新整理已有知识，

让你的能力与面试题精准对齐。

因为，21天就够了，

足够让我火力全开，

一边补齐 C++ 知识点，
一边刷爆经典面试题，
一边撸穿开源项目，
让自己变得不可替代！

核心方法论：

❝

让你学到每个 c++知识，都关联一个经典面试，并对对应开源项目实践

系统备战

每天 20~30 分钟，聚焦 C++ 核心知识，

三周时间完成高效梳理。
经典面试题

每个知识点都关联一个高频面试题，

让你知道“为什么考”和“怎么答”。
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通过真实项目理解底层原理，

不背答案，而是用实践打动面试官。
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帮你学会“怎么说服面试官”。

21天，你会获得什么？

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一次全链路模拟面试体验
三周后，面对面试官，你能自信说出：

“问吧，准备好了。”

❝

这也是我的面试方法：

如果一开始就直接学某个知识点，我常常感觉不到它的实际价值。
所以我会先尝试树立一个整体的大局观，就算过程中被现实“啪啪打脸”了又怎样？
把每一次面试都当成一场陪练，用面试官的专业视角和真实项目来反推和校正自己的理解，不是更好吗？这种即时、高质量的反馈，是你看多少书、自己一个人闷头琢磨多久，都很难获得的。
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② 盲目回答：机会就在眼前，却抓不住

更残酷的是

核心方法论：

21天，你会获得什么？

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