C++ new、delete（new[]、delete[]）操作符重載需要注意的問題

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點擊：次

new、delete（new[]、delete[]）操作符的重載需要注意：

1.重載的 new、delete（或者 new[]、delete[]）操作符必須是類的靜態(tài)成員函數(shù)（為什么必須是靜態(tài)成員函數(shù)，這很好理解，因為 new 操作符被調(diào)用的時候，對象還未構(gòu)建）或者是全局函數(shù)，函數(shù)的原型如下：

復制代碼代碼如下:

void* operator new(size_t size) throw(std::bad_alloc);

// 這里的 size 為分配的內(nèi)存的總大小

void* operator new[](size_t size) throw(std::bad_alloc);

void operator delete(void* p) throw();

void operator delete[](void* p) throw();

void operator delete(void* p, size_t size) throw();

// 區(qū)別于 new[] 的參數(shù) size，這里的 size 并非釋放的內(nèi)存的總大小

void operator delete[](void* p, size_t size) throw();

另外，我們可以使用不同的參數(shù)來重載 new、delete（或者 new[]、delete[]）操作符，例如：

復制代碼代碼如下:

// 第一個參數(shù)仍為 size_t

void* operator new(size_t size, const char* file, int line);

// 此操作符的使用

string* str = new(__FILE__, __LINE__) string;

重載全局的 new、delete（或者 new[]、delete[]）操作符會改變所有默認分配行為（包括某個類的分配行為），因此必須小心使用，如果兩個庫都 new 等進行了全局重載，那么就會出現(xiàn)鏈接錯誤（duplicated symbol link error）。而在類中定義的 new、delete（或者 new[]、delete[]）操作符只會影響到本類以及派生類。

很多人完全沒有意識到 operator new、operator delete、operator new[]、operator delete[] 成員函數(shù)會被繼承（雖然它們是靜態(tài)函數(shù)）。有些時候，我們只想為指定的類設置自定義的 operator new 成員函數(shù)，而不希望影響到子類的工作?！禘ffective C++ Third Edition》提供了如下的方案：

復制代碼代碼如下:

void * Base::operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc)

{

    // 如果大小不為基類大小

    if (size != sizeof(Base))

        // 調(diào)用標準的 new 操作符

        return ::operator new(size);

    自定義大小為基類大小的分配處理

}

這樣處理的一個前提是：認為子類的大小一定大于父類。

對于 operator new[] 來說，我們很難通過上面的方式檢查到底是父類還是子類調(diào)用了操作符。通過 operator new[] 操作符的參數(shù)，我們無法得知分配的元素的個數(shù)，無法得知分配的每個元素的大小。operator new[] 的參數(shù) size_t 表明的內(nèi)存分配的大小可能大于需要分配的元素的內(nèi)存大小之和，因為動態(tài)內(nèi)存分配可能會分配額外的空間來保存數(shù)組元素的個數(shù)。

2.兼容默認的 new、delete 的錯誤處理方式

這不是個很簡單的事（詳細參考《Effective C++ Third Edition》 Item 51）。operator new 通常這樣編寫：

復制代碼代碼如下:

// 這里并沒有考慮多線程訪問的情況

void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc)

{

    using namespace std;

    // size == 0 時 new 也必須返回一個合法的指針

    if (size == 0)

        size = 1;

    while (true) {

        嘗試進行內(nèi)存的分配

        if (內(nèi)存分配成功)

            return (成功分配的內(nèi)存的地址);

        // 內(nèi)存分配失敗時，查找當前的 new-handling function

        // 因為沒有直接獲取到 new-handling function 的辦法，因此只能這么做

        new_handler globalHandler = set_new_handler(0);

        set_new_handler(globalHandler);

        // 如果存在 new-handling function 則調(diào)用

        if (globalHandler) (*globalHandler)();

        // 不存在 new-handling function 則拋出異常

        else throw std::bad_alloc();

    }

}

這一些方面是我們需要注意的：operator new 可以接受 size 為 0 的內(nèi)存分配且返回一個有效的指針；如果存在 new-handling function 那么在內(nèi)存分配失敗時會調(diào)用它并且再次嘗試內(nèi)存分配；如果不存在 new-handling function 失敗時拋出 bad_alloc 異常。

要注意的是，一旦設置了 new-handling function 內(nèi)存分配就會無限循環(huán)進行下去，為了避免無限循環(huán)的發(fā)生，new-handling function 必須做以下幾件事中的一件（詳細參考《Effective C++ Third Edition》 Item 49）：讓有更多內(nèi)存可用、設置另一個能發(fā)揮作用的 new-handler、刪除當前的 new handler、拋出一個異常（bad_alloc 或者繼承于 bad_alloc）、直接調(diào)用 abort() 或者 exit() 等函數(shù)。

對于 operator delete 的異常處理就簡單一些，只需要保證能夠安全的 delete 空指針即可：

復制代碼代碼如下:

void operator delete(void *rawMemory) throw()

{

    // 操作符可以接受空指針

    if (rawMemory == 0) return;

    釋放內(nèi)存

}

多態(tài)的問題（詳細參考《ISO/IEC 14882》）

前面談到了 new、delete（new[]、delete[]）操作符的繼承，這里額外討論一下多態(tài)的問題，顯然我們只需要討論 delete、delete[] 操作符：

復制代碼代碼如下:

struct B {

    virtual ~B();

    void operator delete(void*, size_t);

};

struct D : B {

    void operator delete(void*);

};

void f()

{

    B* bp = new D;

    delete bp;  //1: uses D::operator delete(void*)

}

通過上面的例子，我們可以看到，delete 時正確的調(diào)用了 D 的 operator delete 操作符。但是同樣的，對于 delete[] 操作符工作就不正常了（因為對于 delete[] 操作符的檢查是靜態(tài)的）：

復制代碼代碼如下:

struct B {

    virtual ~B();

    void operator delete[](void*, size_t);

};

struct D : B {

    void operator delete[](void*, size_t);

};

void f(int i)

{

    D* dp = new D[i];

    delete [] dp;  //uses D::operator delete[](void*, size_t)

    B* bp = new D[i];

    delete[] bp;  //undefined behavior

}