C++ 第w3篇 動態記憶體申請的結果
阿新 • • 發佈：2021-01-26
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目錄
- 問題 1 ： 動態記憶體申請一定成功嗎？
- 記憶體申請失敗
- new語句中的異常是怎麼丟擲來的？
- new_handler() 的定義和使用
- 問題 2 ： 如何跨編譯器統一 new 的行為，提高程式碼移植性？
- 程式設計實驗
- vs2010編譯器中 new 的實現分析
- 總結
問題 1 ： 動態記憶體申請一定成功嗎？
常見的動態記憶體分配程式碼
C程式碼：
int* p = (int*)malloc C++程式碼
int* p = new int[10];
if( p != NULL )
{
// ... ...
}
// 問題： 現代編譯器無論成功或者失敗，用不到if語句
記憶體申請失敗
malloc 函式申請失敗時返回 NULL 值
new 關鍵字申請失敗時（ 根據編譯器的不同 ）
- 返回 NULL 值(古代編譯器)
- 丟擲std::bad_alloc 異常(現代編譯器，如何丟擲異常？)（因此，現代編譯器無論成功或者失敗，用不到if語句）
new語句中的異常是怎麼丟擲來的？
在堆空間申請足夠大的記憶體
- 成功：
- 在獲取的空間中呼叫建構函式建立物件
- 返回物件的地址
- 失敗：
- 丟擲std::bad_alloc 異常
new 關鍵字在 C++ 規範中的標準行為 2
new 在記憶體分配時（如何丟擲異常的？）
- 如果空間不足，會呼叫全域性的 new_handler()函式
- new_handler() 函式中丟擲 std::bad_alloc 異常
可以自定義 new_handler() 函式
- 處理預設的 new 記憶體分配失敗的情況
new_handler() 的定義和使用
void 問題 2 ： 如何跨編譯器統一 new 的行為，提高程式碼移植性？
解決方案
全域性範圍（ 不推薦 ）
- 重新定義 new/delete 的實現，不丟擲任何異常
- 自定義 new_handler() 函式，不丟擲任何異常 （空函式，設定進去就可以了，很顯然對vs編譯器是有用的）
類層次範圍
- 過載 new/delete，不丟擲任何異常
單詞動態記憶體分配
- 使用 nothrow 引數，指明 new 不丟擲異常
程式設計實驗
動態記憶體申請
#include <iostream>
#include <new>
#include <cstdlib>
#include <exception>
using namespace std;
class Test
{
int m_value;
public:
Test()
{
cout << "Test()" << endl;
m_value = 0;
}
~Test()
{
cout << "~Test()" << endl;
}
void* operator new (unsigned int size) throw() // 異常規格說明，不會丟擲異常
{
cout << "operator new: " << size << endl;
// return malloc(size);
return NULL;
}
void operator delete (void* p)
{
cout << "operator delete: " << p << endl;
free(p);
}
void* operator new[] (unsigned int size) throw()
{
cout << "operator new[]: " << size << endl;
// return malloc(size);
return NULL;
}
void operator delete[] (void* p)
{
cout << "operator delete[]: " << p << endl;
free(p);
}
};
void my_new_handler()
{
cout << "void my_new_handler()" << endl;
}
/* 證明 new_handler 函式的存在
* linux下輸出結果： func = 0
* 證明：預設情況下，G++編譯器沒有全域性的 new_handler 處理函式
* vs2010下輸出結果： func = 00000000
* BCC下輸出的結果： func = 00401474 catch(const bad_alloc&)
* 結論：不同的編譯器new的行為有些不同，不同在new失敗之後行為會不同
*/
void ex_func_1()
{
new_handler func = set_new_handler(my_new_handler); // C++中 new_handler 是一個預定義的函式指標，原來的處理函式會作為返回值返回過來
try
{
cout << "func = " << func << endl;
if( func ) // 加上這條語句，預設情況下，可能沒有處理函式
{
func();
}
}
catch(const bad_alloc&) // 想要證明 預設的 new_handler 函式要丟擲 bad_alloc 異常
{
cout << "catch(const bad_alloc&)" << endl;
}
}
/* 沒有進行異常規格說明時：
* 在linux結果： 產生段錯誤，呼叫了自己過載的new，沒有申請下空間，然後呼叫建構函式，建構函式中要對0地址處賦值，必然產生段錯誤；
* 在vs2010下結果： operator new: 4
* pt = 0
* 在BCC編譯器下結果和vs2010結果一致
* 結論： 如果new 的結果返回了空，那麼是不會呼叫建構函式的
*/
void ex_func_2()
{
Test* pt = new Test();
cout << "pt = " << pt << endl;
delete pt;
pt = new Test[5];
cout << "pt = " << pt << endl;
delete[] pt;
}
/* 如何在單次申請的時候，告訴編譯器，無論結果是啥，都不要丟擲異常。。如果申請失敗，直接返回空指標
* 結果： BCC / G++ / vs2010 三款編譯器行為一致
*/
void ex_func_3()
{
int* p = new(nothrow) int[10]; // 使用 nothrow 引數，指明 new 不丟擲異常，告訴編譯器，無論結果是啥，都不要丟擲異常
// ... ...
delete[] p;
// new 關鍵字的另外一個用法
int bb[2] = {0};
struct ST
{
int x;
int y;
};
ST* pt = new(bb) ST(); // 在指定位置建立一個物件 ()作用：向編譯器指明，在指定位置建立物件
pt->x = 1;
pt->y = 2;
cout << bb[0] << endl; // 證明建立的物件的確存在指定空間當中
cout << bb[1] << endl;
pt->~ST(); // 顯示的呼叫解構函式，為什麼這麼做？ 就是因為指定了建立空間，這時就必須顯示手動的呼叫解構函式
}
int main(int argc, char *argv[])
{
// ex_func_1();
// ex_func_2();
// ex_func_3();
return 0;
}
試驗結論
- 不是所有的編譯器都遵循 C++ 的標準規範
- 編譯器可能重定義 new 的實現，並在現實中丟擲 bad_alloc 異常（異常不一定是在預設的new_handler() 中丟擲來的）
- 編譯器的預設實現中，可能沒有設定全域性的 new_handler() 函式
- 對於移植性要求較高的程式碼，需要考慮 new 的具體細節
vs2010編譯器中 new 的實現分析
/***
*new.cxx - defines C++ new routine
*
* Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.
*
*Purpose:
* Defines C++ new routine.
*
*******************************************************************************/
#ifdef _SYSCRT
#include <cruntime.h>
#include <crtdbg.h>
#include <malloc.h>
#include <new.h>
#include <stdlib.h>
#include <winheap.h>
#include <rtcsup.h>
#include <internal.h>
void * operator new( size_t cb )
{
void *res;
for (;;) {
// allocate memory block
res = _heap_alloc(cb);
// if successful allocation, return pointer to memory
if (res)
break;
// call installed new handler
if (!_callnewh(cb)) // 函式說明文件：如果沒有 設定 或者 沒使用（不能進行記憶體整理） 全域性的處理函式，那麼返回值為0
break; // 異常說明： 如果沒有設定全域性的處理函式new handler，那就丟擲 bad_alloc 異常
// 如果全域性的處理函式new handler沒有使記憶體增加，會跳出迴圈迴圈，最終返回值是空值
// new handler was successful -- try to allocate again
}
RTCCALLBACK(_RTC_Allocate_hook, (res, cb, 0)); // 除錯程式碼，忽略
return res;
}
#else /* _SYSCRT */
#include <cstdlib>
#include <new>
_C_LIB_DECL
int __cdecl _callnewh(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc);
_END_C_LIB_DECL
void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{ // try to allocate size bytes
void *p;
while ((p = malloc(size)) == 0)
if (_callnewh(size) == 0)
{ // report no memory
static const std::bad_alloc nomem;
_RAISE(nomem);
}
return (p);
}
return (p);
}
/*
* Copyright (c) 1992-2002 by P.J. Plauger. ALL RIGHTS RESERVED.
* Consult your license regarding permissions and restrictions.
V3.13:0009 */
#endif /* _SYSCRT */
總結
不同的編譯器在動態記憶體分配上的實現細節不同
malloc 函式在記憶體申請失敗時返回 NULL 值
new 關鍵字在記憶體申請失敗時
- 可能返回 NULL 值
- 可能爬出 bad_alloc 異常
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