struct、class和STL的统一内存管理

转自：http://blog.csdn.net/lifesider/article/details/6443375

利用C++的new和delete操作符重载特性，可以对自定义的struct和class进行统一内存管理，再加上STL allocator的开放特性，便可以将STL容器对象的内存管理并入struct和class的内存管理，进而将这三者的内存管理统一。



首先实现自定义的内存管理算法框架，开放接口为allocate和deallocate，实现库为memmgr.dll

class memory_manager

{

public:

virtual void* allocate(size_t size) = 0;

virtual void deallocate(void* ptr, size_t size) = 0;

}



通过显示加载或隐式链接得到memmgr.dll导出的自定义内存管理框架接口指针

memory_manager* ptrmemmgr;



针对struct和class，建立公共基类，并调用导出的内存管理相关接口

class basic_object

{

public:

void* operator new(size_t size)

{

return (ptrmemmgr->allocate(size);

}

void operator delete(void* ptr, size_t size);

{

ptrmemmgr->deallocate(ptr, size);

}

};



自此，对于任意的自定义struct和class，都可以公共继承自basic_object，调用new和delete时便会调用basic_object::new和basic_object::delete接口，如下示例

class example : public basic_object

{

public:

// 这里省略成员函数和成员变量的声明和实现，就像没有继承自basic_object时一样

};



当对example进行new和delete操作时，编译器将产生调用basic_object::new和basic_object::delete的代码



至此，已将struct和class的内存管理统一了



对于STL，由于STL的所有容器都有一个allocator的模板参数，因此我们需要自定义allocator

template<typename T>

class newallocator : public std::allocator<T>

{

public:

template<typename O>

struct rebind

{

typedef newallocator<O> other;

}

template<typename O>

newallocator(newallocator<O> const&) throw()

{

}

template<typename O>

newallocator<T>& operator=(newallocator<O> const&) throw()

{

return (*this);

}

T* allocate(size_type count)

{

return (basic_object::operator new(count * sizeof(T));

}

void deallocate(T* ptr, size_type count)

{

basic_object::operator delete(ptr, count * sizeof(T));

}

};



然后，对于任何容器，只需使用上面自定义的newallocator即可，如

std::vector<int, newallocator<int>> vtexample;

std::map<int, int, std::less<int>, newallocator<std::pair<int const, int>>> mapexample;



至此，STL容器的内存管理也并入memory_manager里了，三者的内存管理达成统一。



注意：

（1）由于这里只重载了operator new和operator delete，因此只为struct和class的单个对象有效，对于数组仍会使用全局的::operator new[]和::operator dlete[]。当然也可以重载operator new[]和operator delete[]操作符，这样便将数组的内存管理也并入memory_manager里了。

（2）使用自定义的内存管理框架后，对于struct，由于有了成员函数，便不能使用声明时初始化数组的方式，如

struct stu stuexample = {0}; // 这种使用方式将导致编译错误，但可以使用memset(&stuexample, 0, sizeof(stu))

（3）可以为operator new（或者new[]）加入更多的参数，如文件名和行数，进行debug下的内存泄漏检测

（4）重载operator delete[]时，应该使用operator delete[](void* ptr)，否则使用operator delete[](void* ptr, size_t size)时传入的参数size只是一个对象的大小，而不是整个数组的大小

（5）如果自定义实现的内存管理框架中可以保证不产生异常，对于basic_object和newallocator可以使用throw()进行优化