C++ new、delete(new[]、delete[])操作符重载需要注意的问题
new、delete(new[]、delete[])操作符的重载需要注意:
1.重载的new、delete(或者new[]、delete[])操作符必须是类的静态成员函数(为什么必须是静态成员函数,这很好理解,因为new操作符被调用的时候,对象还未构建)或者是全局函数,函数的原型如下:
void*operatornew(size_tsize)throw(std::bad_alloc); //这里的size为分配的内存的总大小 void*operatornew[](size_tsize)throw(std::bad_alloc); voidoperatordelete(void*p)throw(); voidoperatordelete[](void*p)throw(); voidoperatordelete(void*p,size_tsize)throw(); //区别于new[]的参数size,这里的size并非释放的内存的总大小 voidoperatordelete[](void*p,size_tsize)throw();
另外,我们可以使用不同的参数来重载new、delete(或者new[]、delete[])操作符,例如:
//第一个参数仍为size_t void*operatornew(size_tsize,constchar*file,intline); //此操作符的使用 string*str=new(__FILE__,__LINE__)string;
重载全局的new、delete(或者new[]、delete[])操作符会改变所有默认分配行为(包括某个类的分配行为),因此必须小心使用,如果两个库都new等进行了全局重载,那么就会出现链接错误(duplicatedsymbollinkerror)。而在类中定义的new、delete(或者new[]、delete[])操作符只会影响到本类以及派生类。
很多人完全没有意识到operatornew、operatordelete、operatornew[]、operatordelete[]成员函数会被继承(虽然它们是静态函数)。有些时候,我们只想为指定的类设置自定义的operatornew成员函数,而不希望影响到子类的工作。《EffectiveC++ThirdEdition》提供了如下的方案:
void*Base::operatornew(std::size_tsize)throw(std::bad_alloc) { //如果大小不为基类大小 if(size!=sizeof(Base)) //调用标准的new操作符 return::operatornew(size); 自定义大小为基类大小的分配处理 }
这样处理的一个前提是:认为子类的大小一定大于父类。
对于operatornew[]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operatornew[]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。operatornew[]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。
2.兼容默认的new、delete的错误处理方式
这不是个很简单的事(详细参考《EffectiveC++ThirdEdition》Item51)。operatornew通常这样编写:
//这里并没有考虑多线程访问的情况 void*operatornew(std::size_tsize)throw(std::bad_alloc) { usingnamespacestd; //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-handlingfunction //因为没有直接获取到new-handlingfunction的办法,因此只能这么做 new_handlerglobalHandler=set_new_handler(0); set_new_handler(globalHandler); //如果存在new-handlingfunction则调用 if(globalHandler)(*globalHandler)(); //不存在new-handlingfunction则抛出异常 elsethrowstd::bad_alloc(); } }
这一些方面是我们需要注意的:operatornew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-handlingfunction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-handlingfunction失败时抛出bad_alloc异常。
要注意的是,一旦设置了new-handlingfunction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-handlingfunction必须做以下几件事中的一件(详细参考《EffectiveC++ThirdEdition》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newhandler、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operatordelete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:
voidoperatordelete(void*rawMemory)throw() { //操作符可以接受空指针 if(rawMemory==0)return; 释放内存 }
多态的问题(详细参考《ISO/IEC14882》)
前面谈到了new、delete(new[]、delete[])操作符的继承,这里额外讨论一下多态的问题,显然我们只需要讨论delete、delete[]操作符:
structB{ virtual~B(); voidoperatordelete(void*,size_t); }; structD:B{ voidoperatordelete(void*); }; voidf() { B*bp=newD; deletebp; //1:usesD::operatordelete(void*) }
通过上面的例子,我们可以看到,delete时正确的调用了D的operatordelete操作符。但是同样的,对于delete[]操作符工作就不正常了(因为对于delete[]操作符的检查是静态的):
structB{ virtual~B(); voidoperatordelete[](void*,size_t); }; structD:B{ voidoperatordelete[](void*,size_t); }; voidf(inti) { D*dp=newD[i]; delete[]dp; //usesD::operatordelete[](void*,size_t) B*bp=newD[i]; delete[]bp; //undefinedbehavior }