C++定制new和delete

定制new和deleteCustomizingnewanddelete当计算环境（例如Java和.NET）夸耀自己内置“垃圾回收能力”的当今，C++对内存管理的纯手工法也许看起来有些老气。但是许多苛刻的系统程序开发人员之所以选择C++，就是因为它允许他们手工管理内存。这样的开发人员研究并学习他们的软件使用内存的行为特征，然后修改分配和归还工作，以求获得所建置的系统的最佳效率（包括时间和空间）。这样做的前提是，了解C++内存管理例程的行为。这正是本章焦点。这场游戏的两个主角是分配例程和归还例程（allocationanddeallocationroutines，也就是operatornew和operatordelete），配角是new-handler，这是当operatornew无法满足客户的内存需求时所调用的函数。多线程环境下的内存管理，遭受单线程系统不曾有过的挑战。由于heap是一个可被改动的全局性资源，因此多线程系统充斥着发狂访问这一类资源的raceconditions（竞速状态）出现机会。本章多个条款提及使用可改动之static数据，这总是会令线程感知（thread-aware）程序员高度警戒如坐针毡。如果没有适当的同步控制（synchronization），一旦使用无锁（lock-free）算法或精心防止并发访问（concurrentaccess）时，调用内存例程可能很容易导致管理heap的数据结构内容败坏。我不想一再提醒你这些危险，我只是打算在这里提一下，然后假设你会牢记在心。另外要记住的是，operatornew和operatordelete只适合用来分配单一对象。Arrays所用的内存由operatornew[]分配出来，并由operatordelete[]归还（注意两个函数名称中的[]）。除非特别表示，我所写的每一件关于operatornew和operatordelete的事也都适用于operatornew[]和operatordelete[]。最后请注意，STL容器所使用的heap内存是由容器所拥有的分配器对象（allocatorobjects）管理，不是被new和delete直接管理。本章不讨论STL分配器。了解new-handler的行为Understandthebehaviorofthenew-handler当operatornew无法满足某一内存分配需求时，它会抛出异常。以前它会返回一个null指针，某些旧式编译器目前也还那么做。你还是可以取得旧行为（有那么几分像啦），但是本条款最后才会进行这项讨论。当operatornew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，一个所谓的new-handler。（这其实并不是全部事实。operatornew真正做的事情稍微更复杂些。）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的一个标准程序库函数：namespacestd{typedefvoid(*new-handler)();new-handlerset_new_handler(new_handlerp)throw();}如你所见，new-handler是个typedef，定义出一个指针指向函数，该函数没有参数也不返回任何东西。Set_new_handler则是“获得一个new_handler并返回一个new_handler”的函数。set_new_handler声明式尾端的“throw()”是一份异常明细，表该函数不抛出任何异常——虽然事实更有趣些。set_new_handler的参数是个指针，指向operatornew无法分配足够内存时该被调用的函数。其返回值也是个指针，指向set_new_handler被调用前正在执行（但马上就要被替换）的那个new-handler函数。你可以这样使用Set_new_handler：//以下是当operatornew无法分配足够内存时，该被调用的函数voidoutOfMem(){std::cerr”Unabletosatisfyrequestformemory\n”;std::abort();}intmain(){std::set_new_handler(outOfMem);int*pBigDataArray=newint[100000000L];...}就本例而言，如果operatornew无法为100,000,000个整数分配足够空间，outOfMem会被调用，于是程序在发出一个信息之后夭折（abort）。（顺带一提，如果在写出错误信息至cerr过程期间必须动态分配内存，考虑会发生什么事......）当operatornew无法满足内存申请时，它会不断调用new_handler函数，直到找到足够内存。引起反复调用的代码在effectiveC++条款51中，这里的高级描述已足够获得一个结论，那就是一个设计良好的new-handler函数必须做以下事情：让更多的内存可被使用。这便造成了operatornew内的下一次内存分配动作可能成功。实现此策略的一个做法是，程序一开始执行就分配一大块内存，而后当new-handler第一次被调用，将它们释还给程序使用。安装另一个new-handler。如果目前这个new-handler无法取得更多可用内存，或许它知道另外哪个new-handler有此能力。果真如此，目前这个new-handler就可以安装另外那个new-handler以替换自己（只要调用Set_new_handler）。下次当operatornew调用new-handler，调用的将是最新安装的那个。（这个旋律的变奏之一是让new-handler修改自己的行为，于是当它下次被调用，就会做某些不同的事。为达此目的，做法之一是令new-handler修改“会影响new-handler行为”的static数据、namespace数据或global数据。）卸除new-handler，也就是将null指针传给set_new_handler。一旦没有安装任何new-handler，operatornew会在内存分配不成功时抛出异常。抛出bad_alloc(或派生自bad_alloc)的异常。这样的异常不会被operatornew捕捉，因此会被传播到内存所求处。不返回，通常调用abort或exit。这些选择让你在实现new-handler函数时拥有很大弹性。