为什么要重载new/new[] ,delete/delete[]
这是因为指针,确实指针是一件让人喜欢的东西,用起来如此让人喜欢,让人顺手。然而小程序我们完全可以避免内存泄露问题,大程序就不那么容易了,然而我们有一种特别好的方法可以跟踪我们new,和delete动作,找到未被释放的内存。这是重载new,和delete。
基本原理
内存泄漏就是new出来的内存没有通过delete合理的释放掉。new和delete这两个函数就是关键点。可以重载new和delete,每次new
中开辟一块内存就用链表把这个内存的信息保存下来,每次用delete删除一块内存就从链表中删除这块内存的记录。
重载的new/new[],delete/delete[]操作符必须是类的静态成员函数或者全局函数,函数原型如下
void* operator new(size_t size) throw(std::bad_alloc);
// 这里的 size 为分配的内存的总大小
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();
// 区别于 new[] 的参数 size,这里的 size 并非释放的内存的总大小
void operator delete[](void* p, size_t size) throw();
另外,我们可以使用不同的参数来重载以上操作符
//第一个参数仍为 size_t
void* operator new(size_t size,const char* file,int line);
使用示例:
string *str= new(__FILE,__LINE__)string;
有些时候,我们只想为指定的类设置自定义的 operator new 成员函数,而不希望影响到子类的工作。《Effective C++ Third Edition》提供了如下的方案:
void* Base::operator new(std::size_t size)throw(std::bad_alloc){
//如果大小不为基类大小
if(size!=sizeof(Base))
return ::ooperator new(size);
...//自定义大小为基类大小的分配处理
}
对于 operator new[] 来说,我们很难通过上面的方式检查到底是父类还是子类调用了操作符。通过 operator new[]操作符的参数,我们无法得知分配的元素的个数,无法得知分配的每个元素的大小。operator new[] 的参数 size_t表明的内存分配的大小可能大于需要分配的元素的内存大小之和,因为动态内存分配可能会分配额外的空间来保存数组元素的个数。
这不是个很简单的事(详细参考《Effective C++ Third Edition》 Item 51)。operator new 通常这样编写:
void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc)
{
using namespace std;
// size == 0 时 new 也必须返回一个合法的指针
if (size == 0)
size = 1;
while (true) {
尝试进行内存的分配
if (内存分配成功)
return (成功分配的内存的地址);
// 内存分配失败时,查找当前的 new-handling function
// 因为没有直接获取到 new-handling function 的办法,因此只能这么做
new_handler globalHandler = set_new_handler(0);
set_new_handler(globalHandler);
// 如果存在 new-handling function 则调用
if (globalHandler) (*globalHandler)();
// 不存在 new-handling function 则抛出异常
else throw std::bad_alloc();
}
}
这一些方面是我们需要注意的:operator new 可以接受 size 为 0 的内存分配且返回一个有效的指针;如果存在
new-handling function 那么在内存分配失败时会调用它并且再次尝试内存分配;如果不存在 new-handling
function 失败时抛出 bad_alloc 异常。
要注意的是,一旦设置了 new-handling function内存分配就会无限循环进行下去,为了避免无限循环的发生,new-handling function必须做以下几件事中的一件(详细参考《Effective C++ Third Edition》 Item49):让有更多内存可用、设置另一个能发挥作用的 new-handler、删除当前的 new handler、抛出一个异常(bad_alloc或者继承于 bad_alloc)、直接调用 abort() 或者 exit() 等函数。对于 operator delete 的异常处理就简单一些,只需要保证能够安全的 delete 空指针即可