53.placement new与placement delete

Posted on | In

内存释放

 
一般而言，new表达式形式大致如下：

1
Widget* pw = new Widget；

其中一共调用了两个函数：operator new以及Widget的默认构造函数。
如果operator new被成功调用，但默认构造函数却抛出了异常，我们应该释放分配的内存并让它恢复原状。客户并没有这个能力，因为pw此时尚未被赋值，客户并不知道已分配的内存的地址，该任务需要C++运行期系统完成。
解决方法很简单：调用operator new所对应的那个operator delete。听起来容易，但如果我们曾经声明过带有附加参数的operator new，对应的delete就不好找了。

问题实例

 
假设现有一个operator new接受一个ostream，用来记录信息，同时具备一个正常形式的class专属delete：

1
2
3
4
5
6
7
class Widget{
public:
    ...
    static void* operator new(size_t size,ostream& log) throw(bad_alloc);//非正常形式new
    static void operator delete(void* pMemory,size_t size) throw();//正常形式的delete
    ...
}

这个设计存在问题，但我们在探究原因之前，必须先了解相关术语。

placement new

 
如果一个operator new除了size_t之外还接受其他参数，那它就是一个placement版本。
众多placement版本中最受欢迎的是“接受一个指针指向对象被构造之处”：

1
void* operator new(size_t,void* pMemory) throw();

它是如此地知名以至于我们默认提及placement new即为该版本。

解决方案

 
显然，在实例中，带有ostream参数的placement new并没有与之对应的delete，所以一旦构造函数抛出异常，系统无法做到自恢复。所以我们应该为它补充上placement delete：

1
void operator delete(void*,ostream&) throw();

名称遮蔽

 
成员函数的名称会掩盖其外部作用域的相同名称（Effective C++ 34），如果你的base class中只声明了一个placement new，客户将无法使用正常形式的operator new，delete同理。与此类似的，derived class中的operator news会遮蔽base版本与继承而来的版本。
为了避免名称遮蔽，我们需要了解到C++在global作用域提供以下形式的operator new:

1
2
3
void* operator new(size_t) throw(bad_alloc);
void* operator new(size_t,void*) throw();
void* operator new(size_t,const nothrow_t&) throw();

如果我们在class内声明任何形式的operator new，它们都会遮掩这些标准形式，除非你的本意就是禁止使用标准形式，否则请确保它们可用。确保可用的方法是：建立一个base class，内含所有正常形式的new与delete。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
class StandardNewDeleteForms{
public:
    //normal
    static void* operator new(size_t size) throw(bad_alloc){
        return ::operator new(size);
    }
    static void operator delete(void* pMemory) throw(){
        return ::operator delete(pMemory);
    }
    //placement
    static void* operator new(size_t size,void* ptr) throw(){
        return ::operator new(size,ptr);
    }
    static void* operator delete(void* pMemory,void* ptr) throw(){
        return ::operator delete(pMemory,ptr);
    }
    //nothrow
    static void* operator new(size_t size,const nothrow_t& nt) throw(){
        return ::operator new(size,nt);
    }
    static void* operator delete(void* pMemory,const nothrow_t& nt) throw(){
        return ::operator delete(pMemory);
    }
};

当你需要自定义new与delete时，只需要继承该类并使用using机制，即可避免名称遮蔽。

总结

 

  1. placement new和placement delete必须同时存在且匹配
  2. 自定义版本不得遮蔽正常版本