effective c++ 51 编写new和delete时需固守常规

本节主要讲解了如果我们需要重载operator new/operator delete，我们需要遵守的一些套路。

分析

new 0 bytes的处理

C++ 规定，即使客户要求 0 bytes， operator new 也得返回一个合法指针。如下面 non-member operator new 伪代码：

void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) {
      using namespace std;
      if (size == 0) {
        size = 1;
      }
      while (true) {
        尝试分配 size bytes;
        if (分配成功) {
          return (一个指针，指向分配得来的内存)；
        }
        // 分配失败；找出目前的 new-handling 函数
        new_handler globalHandler = set_new_handler(0);
        set_new_handler(globalHandler);

        if (globalHandler)
          (*globalHandler)();
        else
          throw std::bad_alloc();
      }
    }

这里的技术是将 0 bytes 申请量视为 1 byte 申请。

继承体系中的operator new

operator new 成员函数会被 derived classes 继承。

写出定制型内存管理器的一个最常见理由是为了针对某特定 class 的对象分配行为提供最优化，却不是为了该 class 的任何 derived classes.

针对 class Q 而设计的 operator new， 其行为很典型地只为大小刚好为 sizeof(Q) 的对象而设计。而一旦被继承下去，很可能 base class 的operator new 被调用以分配 derived class 对象。

解决办法就是：将“内存申请量错误”的调用行为改为标准 operator new

void* Base::operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) {
    if(size != sizeof(Base)) { // 如果大小错误，
        return ::operator new(size); // 令标准的 operator new 处理
    }
  ... // 否则在这里处理
}

这里C++会裁定所有非附属（独立式) 对象必须有非零大小，因此 sizeof(Base) 无论如何不能为0，如果 size 为0，这份申请会被转交到 ::operator new 手上，后者有责任以某种合理方式对待这份申请。

因此，不能在 Base::operator new[] 内假设 array 的每个元素对象的大小是 sizeof(Base)，意味着不能假设 array 的元素对象的个数是（bytes 申请数）/ sizeof(Base)

此外，传递给 operator new[] 的 size_t 参数，其值有可能比“将被填以对象”的内存数量更多，动态分配的arrays 可能包含额外空间用来存放元素个数。

delete null指针

C++ 保证"删除 null 指针永远安全"，必须保证这项实现。

non-member 版本

下面是 non-member operator delete 伪代码：

void operator delete(void * rawMemory) throw()
{
    if(rawMemory == 0) return; // 如果被删除的指针是 null 指针，那就什么都不做
  现在，归还 rawMemory 所指的内存。
}

member版本

class Base {
public:
    static void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc);
    static void operator delete(void* rawMemory, std::size_t size) throw();
};

void Base::operator delete(void* rawMemory, std::size_t size) throw() {
    if (rawMemory == 0) {  // 检查 null 指针
        return;
    }
    if (size != sizeof(Base)) {     // 如果大小错误，
        ::operator delete(rawMemory); // 令标准版 operator delete 处理此申请
        return;
    }
    现在归还 rawMemory 所指的内存
    return;
}

如果被删除的derived class 来自于某个 base class，而base class 欠缺 virtual 析构函数，那么 C++ 传给 operator delete 的 size_t 数值可能不正确， operator delete 可能无法正确运作。

这就是为什么"base class 需要拥有 virtual 析构函数"的原因。

总结

• operator new应该内含一个无穷循环，并在其中尝试分配内存，如果它无法满足内存需求，就应该调用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。Class专属版本则还应该处理"比正确大小更大的(错误)申请"。