1. 引言
在C++中，你可以重载 operator delete。重载 operator delete 允许你自定义对象在被删除时如何回收内存。这在你需要对内存管理进行精细控制的情况下非常有用，例如在实现自定义内存分配器或者处理特殊的硬件资源时。
然而，问题在于 operator delete 不是虚函数，也不存储在虚函数表中。这意味着当你删除一个指向派生类对象的基类指针时，编译器默认会调用基类的 operator delete，而不是派生类的 operator delete。这可能会导致错误的内存回收行为。
为了解决这个问题，C++引入了 “deleting destructor” 的概念。当你删除一个指针时，编译器实际上会调用一个特殊的析构函数，称为 “deleting destructor”。这个析构函数除了执行完整对象析构函数的所有操作外，还会调用适当的 operator delete 来回收内存。这样，即使 operator delete 不是虚函数，编译器也能正确地调用派生类的 operator delete。
这就是 “new/delete elision” 或 “deleting destructor” 的基本原理。这是一个相当深入的主题，需要对C++的内存管理和多态性有深入的理解。
1.1 自定义operator delete
在大多数情况下，C++程序员不需要自定义operator delete。默认的operator delete通常足够好，它会释放通过operator new分配的内存。
然而，在某些情况下，自定义operator delete可能是有用的。以下是一些可能的原因：
- 性能优化：如果你的程序在特定的内存模式（例如，频繁地分配和释放小块的内存）下运行，那么自定义的内存管理策略可能比默认的
operator new和operator delete更有效率。例如，你可以实现一个自定义的内存池，这样可以减少内存碎片，提高内存分配和释放的速度。 - 调试和错误检查：你可以在自定义的
operator delete中添加额外的错误检查和调试信息。例如，你可以检查是否试图释放未分配的内存，或者是否有内存泄漏。 - 特殊的内存需求：如果你的程序有特殊的内存需求，例如，需要将数据存储在特定的物理内存地址，或者需要使用特定的内存对齐，那么你可能需要自定义
operator new和operator delete。
请注意，自定义operator delete需要谨慎处理，因为错误的内存管理可能导致各种问题，如内存泄漏、内存碎片、或者更难以调试的问题。在自定义operator delete之前，你应该确保你理解C++的内存管理模型，并且确实需要自定义内存管理。
1.2 C++14的新特性概述
C++14是C++标准的一个版本，它在C++11的基础上进行了许多改进和扩展。C++14引入了一些新的语言特性，如泛型lambda表达式、返回类型推导、编译时整数序列等，这些特性都使得C++编程更加灵活和强大。
然而，C++14中的一些新特性并不那么显眼，但却非常重要。其中之一就是我们今天要讨论的主题——新的/删除的省略（new/delete elision）。
2. C++中的内存管理和多态性
在深入理解新的/删除的省略（new/delete elision）之前，我们首先需要了解C++中的内存管理和多态性的基本概念。
2.1 内存管理的基本概念
在C++中，内存管理是一个核心的主题，它涉及到如何分配、使用和释放内存。C++中的内存主要分为三种类型：堆内存（Heap）、栈内存（Stack）和静态内存（Static）。
2.1.1 堆内存
堆内存是程序运行时动态分配的内存，它的大小并不是在编译时确定的，而是在运行时根据需要进行分配。在C++中，我们使用new操作符来在堆上分配内存，并使用delete操作符来释放内存。
2.1.2 栈内存
栈内存用于存储局部变量和函数调用的参数。当函数被调用时，一个新的栈帧（Stack Frame）会被创建并压入栈中，当函数返回时，这个栈帧会被弹出。栈内存的分配和释放速度非常快，但是大小有限。
2.1.3 静态内存
静态内存用于存储全局变量和静态变量。这些变量在程序的整个生命周期中都存在，它们在程序开始时被创建，在程序结束时被销毁。
下图展示了这三种内存的基本概念：
2.2 多态性的基本概念
多态性是面向对象编程的一个重要特性，它允许我们通过基类的指针或引用来操作派生类的对象。C++中的多态性主要有两种形式：静态多态（Static Polymorphism）和动态多态（Dynamic Polymorphism）。
2.2.1 静态多态
静态多态是在编译时实现的，主要通过模板和函数重载来实现。静态多态的优点是效率高，因为所有的决策都在编译时做出，没有运行时的开销。但是，静态多态的缺点是它不能处理在运行时才能确定的情况。
2.2.2 动态多态
动态多态是在运行时实现的，主要通过虚函数和继承来实现。动态多态的优点是它可以处理在运行时才能确定的情况，提供了更大的灵活性。但是，动态多态的缺点是它有一定的运行时开销，因为需要在运行时查找虚函数表来确定要调用的函数。
在接下来的章节中，我们将深入探讨新的/删除的省略（new/delete elision）的概念，以及它如何在C++的内存管理和多态性的基础上工作。
3. 新的/删除的省略（new/delete elision）的概念
3.1 定义与概念
在C++中，当我们删除一个指针时，会发生两件事：
- 调用指针所指对象的析构函数。
- 调用operator delete来回收堆内存。
对于第一部分，如果指针的静态类型有虚析构函数，那么编译器会在对象的虚函数表中查找实际要调用的析构函数。如果指针的动态类型是派生类，那么找到的析构函数将是派生类的析构函数，这是正确的。
然而，对于operator delete，情况就不同了。operator delete并不是虚函数，也不存储在虚函数表中。实际上，operator delete是一个静态成员。那么，编译器如何知道调用哪个operator delete呢？
这就是"deleting destructor"（删除析构函数）的作用。当我们删除一个指针时，编译器实际上会调用一个特殊的析构函数，称为"deleting destructor"。这个析构函数除了执行完整对象析构函数的所有操作外，还会调用适当的删除函数来回收内存。这样，即使operator delete不是虚函数，编译器也能正确地调用派生类的operator delete。
3.2 与C++11的对比
在C++11中，我们通常需要显式地调用正确的operator delete。
在C++14之前，如果你通过一个基类指针删除一个派生类对象，那么会调用基类的operator delete，而不是派生类的。这可能会导致问题，因为派生类可能有自己的内存管理策略，例如，可能使用了自定义的内存池。
C++14引入了"deleting destructor"，这是一个特殊的析构函数，它不仅会调用对象的析构函数，还会调用正确的operator delete。这样，即使你通过基类指针删除派生类对象，也会调用派生类的operator delete，而不是基类的。
这就是C++14中新的/删除的省略（new/delete elision）的主要改进。这个特性使得C++的内存管理更加灵活和强大，特别是在处理多态删除时。
在C++14中，通过使用"deleting destructor"，编译器可以自动地为我们做这件事。
下面是一个代码示例，展示了如何在C++14中使用"deleting destructor"：
class Base { public: virtual ~Base() { } void operator delete(void* p) { /* custom delete for Base */ } }; class Derived : public Base { public: ~Derived() override { } void operator delete(void* p) { /* custom delete for Derived */ } }; int main() { Base* p = new Derived; delete p; // Calls Derived::operator delete }
在这个示例中，当我们删除一个Base类型的指针p时，编译器实际上会调用Derived类的operator delete，而不是Base类的operator delete。这是因为编译器调用了"deleting destructor"，而不是直接调用operator delete。
下面的图表展示了"deleting destructor"的工作流程：
这是一个相当深入的主题，需要对C++的内存管理和多态性有深入的理解。在接下来的章节中，我们将深入探讨这个主题，包括"deleting destructor"的内部工作机制，以及如何在实际代码中使用它。
4. 新的/删除的省略（new/delete elision）的原理
在这一章节中，我们将深入探讨新的/删除的省略（new/delete elision）的原理，特别是"删除析构函数"（“deleting destructor”）的工作机制。
4.1 编译器如何处理新的/删除的省略
在C++中，当我们删除一个指针时，会发生两件事：
- 调用指针所指对象的析构函数（Destructor）。
- 调用operator delete来回收堆内存。
对于第一部分，如果指针的静态类型有虚析构函数（Virtual Destructor），那么编译器会在对象的虚函数表（Virtual Function Table）中查找实际要调用的析构函数。如果指针的动态类型是派生类，那么找到的析构函数将是派生类的析构函数，这是正确的。
然而，对于operator delete，情况就不同了。operator delete并不是虚函数，也不存储在虚函数表中。实际上，operator delete是一个静态成员。那么，编译器如何知道调用哪个operator delete呢？
这就是"删除析构函数"（“deleting destructor”）的作用。当我们删除一个指针时，编译器实际上会调用一个特殊的析构函数，称为"删除析构函数"。这个析构函数除了执行完整对象析构函数的所有操作外，还会调用适当的删除函数来回收内存。这样，即使operator delete不是虚函数，编译器也能正确地调用派生类的operator delete。
下面的图表展示了这个过程：
4.2 "删除析构函数"的内部工作机制
在这一部分，我们将通过一个综合的代码示例来展示这个过程。
class Base { public: virtual ~Base() { std::cout << "Base Destructor\n"; } void operator delete(void* ptr) { std::cout << "Base operator delete\n"; ::operator delete(ptr); } }; class Derived : public Base { public: ~Derived() override { std::cout << "Derived Destructor\n"; } void operator delete(void* ptr) { std::cout << "Derived operator delete\n"; ::operator delete(ptr); } }; int main() { Base* b = new Derived(); delete b; return 0; }
在这个示例中，我们有一个基类Base和一个派生类Derived。每个类都有自己的析构函数和重载的operator delete。在main函数中，我们创建了一个Derived对象，但是我们通过一个Base指针来删除它。
当我们运行这个程序时，输出将是：
Derived Destructor Base Destructor Derived operator delete
这就是"删除析构函数"的工作原理。即使我们通过基类指针删除对象，编译器也能正确地调用派生类的析构函数和operator delete。这是因为编译器生成了一个"删除析构函数"，这个析构函数知道要调用哪个operator delete。
这个示例展示了新的/删除的省略（new/delete elision）的原理，以及"删除析构函数"如何使得编译器能正确地处理多态性。
5. 新的/删除的省略（new/delete elision）的应用
在本章节中，我们将深入探讨新的/删除的省略（new/delete elision）在实际编程中的应用。我们将通过一个综合的代码示例来展示如何在代码中使用新的/删除的省略，以及在这个过程中需要注意的关键点。
5.1 实例分析：如何在代码中使用新的/删除的省略
让我们通过一个具体的例子来看看新的/删除的省略（new/delete elision）是如何工作的。在这个例子中，我们将创建一个基类和一个派生类，每个类都有自己的析构函数和删除函数。
class Base { public: virtual ~Base() { std::cout << "Base Destructor\n"; } static void operator delete(void* ptr) { std::cout << "Base operator delete\n"; ::operator delete(ptr); } }; class Derived : public Base { public: ~Derived() override { std::cout << "Derived Destructor\n"; } static void operator delete(void* ptr) { std::cout << "Derived operator delete\n"; ::operator delete(ptr); } };
在这个例子中，我们可以看到，当我们删除一个指向派生类对象的基类指针时，会发生什么。
Base* b = new Derived; delete b;
输出将是：
Derived Destructor Base operator delete
这是因为，虽然析构函数是虚函数，可以正确地调用派生类的析构函数，但是删除函数operator delete并不是虚函数，它是一个静态成员。所以，当我们删除一个指向派生类对象的基类指针时，会调用基类的删除函数，而不是派生类的删除函数。
这就是新的/删除的省略（new/delete elision）的重要性。在C++14中，编译器会生成一个特殊的析构函数，称为"deleting destructor"。这个析构函数除了执行完整对象析构函数的所有操作外，还会调用适当的删除函数来回收内存。这样，即使operator delete不是虚函数，编译器也能正确地调用派生类的operator delete。
下面的图示展示了这个过程：
5.2 常见的使用场景和模式
新的/删除的省略（new/delete elision）主要用于处理多态性，特别是当我们需要在基类中删除派生类对象时。这在以下几种场景中非常常见：
- 当我们使用工厂模式创建对象时，工厂函数通常返回一个基类指针，指向一个在堆上创建的派生类对象。当我们完成使用这个对象后，我们需要删除它。在这种情况下，新的/删除的省略（new/delete elision）可以确保我们正确地调用了派生类的删除函数。
- 当我们使用容器存储基类指针时，这些指针实际上可能指向派生类对象。当我们清空容器时，我们需要删除这些对象。在这种情况下，新的/删除的省略（new/delete elision）可以确保我们正确地调用了派生类的删除函数。
在这两种场景中，新的/删除的省略（new/delete elision）都可以帮助我们正确地管理内存，避免内存泄漏和未定义的行为。
结语
在我们的编程学习之旅中，理解是我们迈向更高层次的重要一步。然而，掌握新技能、新理念，始终需要时间和坚持。从心理学的角度看，学习往往伴随着不断的试错和调整，这就像是我们的大脑在逐渐优化其解决问题的“算法”。
这就是为什么当我们遇到错误，我们应该将其视为学习和进步的机会，而不仅仅是困扰。通过理解和解决这些问题，我们不仅可以修复当前的代码，更可以提升我们的编程能力，防止在未来的项目中犯相同的错误。
我鼓励大家积极参与进来，不断提升自己的编程技术。无论你是初学者还是有经验的开发者，我希望我的博客能对你的学习之路有所帮助。如果你觉得这篇文章有用，不妨点击收藏，或者留下你的评论分享你的见解和经验，也欢迎你对我博客的内容提出建议和问题。每一次的点赞、评论、分享和关注都是对我的最大支持，也是对我持续分享和创作的动力。
