Effective C++ 8. 定制 new 和 delete

条款49: 了解new-handler的行为

为了指定这个"用以处理内存不足"的函数，客户必须调用 set_new_handler, 那是声明于

<new>的标准程序库函数。

namespace std

{

     typedef void (*new_handler)  {};

     new_handler set_new_handler(new handler p) throw();

}

// 你可以这样使用 set_new_handler

void OutOfMem()

{

    std::cerr<<"Unable to satisfy request for memory"<<std::endl;

    std::abort();

}

int main()

{

   std::set_new_handler(OutOfMem);

   int* pBigDataArray = new int[100000000L];

   ... ...

}

就本例而言， operator new 无法为 100000000 个整数分配足够的内存空间， OutOfMem会被调用，于是程序在

发出一个信息之后夭折(abort)。

operator new抛出异常以反映一个未获满足的内存需求之前，它会先调用一个客户指定的错误处理函数，客户必须调用set_new_handler设定。

class NewHandlerHolder

{

public:

  // 禁止隐式转化

  explicit NewHandlerHolder (std::new_handler  nh):handler(nh){}

 

  // 析构函数

  ~NewHandlerHolder()       {std::set_new_handler(handler);}

private:

   std::new_handler  handler;

};

class Widget

{

public:

  static std::new_handler set_new_handler(std::new_handler  p) throw();

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

 

private:

  static  std::new_handler  currentHandler;

};

// Widget静态成员变量 和 静态成员函数的定义

std::new_handler  Widget::currentHandler = 0;

std::new_handler  Widget::set_new_handler (std::new_handler  p) throw

{

    std::new_handler  oldHandler = currentHandler;

    currentHandler  = p;

    return oldHandler;

}

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

{

    NewHandlerHolder h( std::set_new_handler(currentHandler) );

    return ::operator new(size);

}

条款50：了解new和delete的合理替换时机

略

条款51：编写new和delete时需固守常规

实现一致性operator new必得返回正确的值，内存不足时必得调用new-handling函数，必须有对付0内存需求的准备。

operator new返回值十分单纯，如果它有能力供应客户申请的内存，就返回一个指针指向那块内存，如果没有那个能力，抛出一个bad_alloc异常。

然而也不是非常单纯，因为operator new实际上不只一次尝试分配内存，并在每次失败后调用new-handling函数。

这里假设new-handling函数能够做某些动作将内存释放出来，只有当new-handling指针为null时，operator new才会抛出异常。

下面是 non-member operator new 的伪码

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

{

    using namespace std;

    

    if(0 == size)

      size = 1;

      

    while(true)

    {

       尝试分配 size bytes;

       

       if 分配成功

          return  一个指针指向分配的内存

          

       new_handler globalHandler = set_new_handler(0);

       set_new_handler(globalHandler);

       

       if(globalHandler)

         (*globalHandler)();

       else

         throw std::bad_alloc();

       

    }

}

许多人没有考虑operator new成员函数会被derived class继承。一旦被继承base class的operator new被调用以分配derived class对象。例如：

class Base{

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

         …

}

class Derived: public Base { … }

Derived* p = new Derived; //调用Base::operator new

解决方法：

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

{

         if(size != sizeof(Base) ) return ::operator new(size);

         …

}

operator new 应该内含有一个无穷循环，并在其中尝试分配内存，如果它无法满足内存需求，就该调用 new-handler.

它也应该有能力处理 0 bytes 申请。 class 专属版本则还应该还处理 "比正确大小更大的(错误)申请"

operator delete 应该在收到 null 指针时不做任何事情。 class 专属版本则还应该处理"比正确大小更大的(错误)申请"

条款52：写了placement new也要写placement delete

如果operator new接受的参数除了一定会有的那个size_t之外还有其他，这便是所谓的placement new。

众多placement new版本中特别有用的一个是“接受一个指针指向对象该被构造之处”，那样的operator new声明如下：

         void * operator new(std::size_t, void *)throw();

对于以下代码：

class Widget{

public:

         static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& logStream) throw(std::bad_alloc);

         static void  operator delete(void* pMemory, std::size_t size)throw( );

         …

};

上述代码存在微妙的内存泄漏。它在动态创建一个Widget时将相关分配信息志记于cerr:

         Widget* pw = new (std::cerr) Widget;

如果内存分配成功，但Widget构造函数抛出异常，运行系统有责任取消operator new的分配。运行系统会寻找参数个数和类型都 与operator new相同 的某个operator delete，如果找到，那就是它的调用对象。

class Widget{

public:

         static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& logStream) throw(std::bad_alloc);

         static void  operator delete(std::size_t size, std::ostream& logStream)throw( );

         static void  operator delete(void* pMemory) throw( );

         …

};

Widget* pw = new (std::cerr) Widget; //不再泄漏

但 delete pw;//调用正常的operator delete，而非 placement版本。

因此，我们必须同时提供一个正常的operator delete和一个placement版本（参数必须和operator new一样）。只要这样做，就不会有难以察觉的内存泄漏了。

 

另外，考虑到成员函数的名称会掩盖其外因作用域中的相同名称，例如：

class Base{

public:

         static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& logStream) throw(std::bad_alloc);

         …

};

Base* pb = new Base; //error,掩盖

Base* pb = new (std::cerr) Base; //OK

同理，derived classes 中的operator new掩盖global版本和继承版。

class Derived: public Base{

public:

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

         …

};

Derived* pd = new (std::clog) Derived; //error,掩盖

Derived* pd = new Derived;

解决办法：建立一个base class,内含所有正常形式的new 和 delete。

 

若想以自定义形式扩展标准形式的客户，可利用继承机制及using声明式取得标准形式。