C++使用new关键字创建的对象，被分配到堆内存空间，然后得到对象地址，当程序复杂庞大时容易发生访问地址bug或内存泄露bug。为了避免内存泄露并在调试程序时找到内存泄露的bug，可以重载new和delete函数，确保程序的内存安全。
new和delete关键字都可以作为operator来重载。重载的new函数规定一个参数size_t表示需要在堆空间上分配的内存大小，可以认为等于sizeof得到的大小，这个数值由系统创建对象时传递来。一般的实现方法就是：
| #include <stdlib.h> void* operator new(size_t type_size) { return malloc(type_size); } |
继承的delete函数规定一个参数void*表示要删除的对象地址，一般的实现方法就是：
| #include <stdlib.h> void operator delete(void* obj_ptr) { free(obj_ptr); } |
在这两个函数里加入一些调试代码，监视对象的创建和删除，就能很快找到bug。对于在函数堆栈上按值创建的对象则无需关心，因为函数在堆栈上创建和删除对象不会调用重载的new和delete方法。
对于修复特定的内存泄露bug，这样做已经足够解决问题，然而我们可以做的更完美一些。考虑一下COM和类似的接口系统，为了正确的引用接口，调用者必须放弃使用new和delete，通过接口的AddRef和Release实现内存安全。然而这样带来的负面影响很大，就是接口必须由实现者完整实现，一旦底层的接口实现被封装，接口类就无法当做普通类来继承，失去了面向对象编程的特性。而基于重载new和delete，我们可以实现一个既可以用new创建，delete删除，又可以用AddRef()引用，Release()释放的类，这个类的基本功能封装之后，可以当做普通的类被继承，而它和继承类都具有以下特性：
1. 创建者只关心用new来创建，用delete删除，就能保证对象内存安全。
2. 使用者只需要用AddRef引用它，用Release删除它，也能保证对象内存安全。
3. 这两种使用方式同时存在仍然可以保证内存安全。
这个类可以视为一种引用类型，所以命名为reference_type，通过重载new和delete，加上引用计数方法，最终得以实现。
| #ifndef __REFERENCE_TYPE_HPP #define __REFERENCE_TYPE_HPP #include<exception> #include<stdlib.h> struct __declspec(novtable) reference_type { private: __int64 __ref_count; public: reference_type(): __ref_count(1) { } virtual ~reference_type() { this->__ref_count--; } void _hold() { this->__ref_count++; } void _drop() { this->__ref_count--; if(this->__ref_count <= 0) { delete this; } } void* operator new(size_t obj_size) { return malloc(obj_size); } void* operator new[](size_t arr_size) throw(std::bad_alloc) { throw std::bad_alloc(); } void operator delete(void* obj_addr) { reference_type* obj_t = (reference_type*)obj_addr; if(obj_t->__ref_count <= 0) { free(obj_addr); } } void operator delete[](void* arr_addr) throw(std::bad_alloc) { throw std::bad_alloc(); } }; #endif |
这个对象可以被new和delete，同时也可以被引用和释放，_hold()相当于COM里的AddRef()，_drop()相当于COM里的Release()。实现的关键在于重载的new和delete也实现了引用计数功能。当delete函数使用了引用计数时，对象不是一定会被删除，而是直到引用计数归零时被删除，这样就实现了内存安全。最重要的是，这个类可以被继承了，保留面向对象编程的特性。
对象一旦具有安全引用的功能，就不能按值创建在函数堆栈上了，一旦函数退出自动清掉堆栈，引用就失效，再引用或释放对象就把程序搞崩溃。还有一个新的限制就是，不能创建对象数组！数组中的所有对象值是分配在一个连续的空间，只能一起创建并一起删除，此时引用计数同样全部失效。比如，引用数组某个成员后又用delete[]删除数组，其实被引用的成员也一起删除了，而程序还认为它处于引用状态并访问，最后同样把程序搞崩溃。代码中为了防止这个严重的情况发生，已经重载了new[]和delete[]，并直接抛出异常。如果需要创建数组，需要实现一个引用安全的数组模板类，这已经跟C#和CLI等高级语言相似。
总的来说，对于reference_type和它的派生类，它们的优点就是使代码规范并让程序内存变安全，而以下列出一些缺点和使用限制，需要在应用中注意：
1、不能在函数里创建对象值了，只能用new和delete；
2、不能创建为对象数组，如果需要使用数组，只能创建为对象指针数组，或者实现一个引用安全的数组模板；
3、确保_hold()和_drop()成对使用（当然new和delete也是永远需要成对使用），对象内存就可以安全；
4、引用计数功能有极小的性能下降，但多数情况下可以忽略不计；
5、这个方法仅限于C++面向对象编程，如果程序分配内存是直接使用C语言的malloc()，realloc()，free()，则需要其它方法，比如给malloc增加hook函数。
