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Effective C++ 条款 50：了解new和delete的合理替换时机

2024-07-25 00:15:21   220人阅读

（一）

为什么有人想要替换operator new 和 operator delete呢？三个常见的理由：

（1）用来检测运用上的错误。

（2）为了强化效果。

（3）为了收集使用上的统计数据。


（二）

下面是个快速发展得出的初阶段global operator new，促进并协助检测“overruns”或“underruns”。

static const int signature = 0xDEADBEEF;
typedef unsigned char Byte;
void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) {
	using namespace std;
	size_t realSize = size + 2 * sizeof(int);
	void* pMem = malloc(realSize);
	if(!pMem) throw bad_alloc();
	//将signature写入内存的最前段落和最后段落
	*(static_cast<int*>(pMem)) = signature;
	*(reinterpret_cast<int*>(static_cast<Byte*>(pMem)+realSize-sizeof(int))) = signature;
	return static_cast<Byte*>(pMem) + sizeof(int);
}

这个operator new的主要缺点在于疏忽了身为这个特殊函数所应该具备的“坚持c++规矩”的态度。条款51说所有operator new都应该内含一个循环，反复调用某个new_handling函数，这里却没有。这儿我们暂且忽略之。现在只想专注一个比较微妙的主题：alignment（齐位).

（三）
齐位，对齐方式。
许多计算机系统要求特定的类型必须放在特定的内存地址上。例如可能会要求指针地址必须是4倍数（four-byte aligned）或double是的地址必须是8倍数。如果没有奉行这个条件，可能导致运行期硬件异常。有些系统结构比较慈悲，而是宣称如果齐位条件获得满足，便提供较佳效率。例如Intel x86体系结构上doubles可以对齐于任何byte边界，但如果他是8-byte齐位，其访问速度会快很多。（个人理解，没有对齐的话，微处理器的读取指针在每次读取数据的时候都要事先加上offset，所以会影响速度）
c++要求所有的operator news返回的指针都有适当的对齐（取决于数据类型），malloc就是在这样的要求下工作，所有operator new返回一个malloc的指针是安全的。然而，我们返回的是一个得自malloc且偏移一个int大小的指针。没人保证它的安全。如果客户端调用operator new企图取得足够一个double所用的内存，而我们在一部“ints为4bytes且double必须8bytes齐位”的机器上跑，我们可能会获得一个未有适当齐位的指针。那可能会造成程序崩溃或速度变慢。

（四）
何时可在“全局性的”或“class专属的”基础上合理替换缺省的new和delete：
（1）为了检测运用错误。
（2）为了收集动态分配内存的使用统计信息。
（3）为了增加分配和归还的速度。
（4）为了降低缺省内存管理器带来的额外空间开销。
（5）为了弥补缺省分配器中的非最佳齐位（suboptimal alignment）。
（6）为了将相关对象成簇集中。
（7）为了获得非传统行为。

请记住：
（1）有许多理由需要写个自定的new和delete，包括改善效能、对heap运用错误进行调试、收集heap使用信息。

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