new operator
string *sp = new string("hello world");
delete sp;
這里的new稱之為 new operator(new 運(yùn)算符)，它做2件事：
- 調(diào)用的是標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)operator new分配一塊足夠大的，未命名的內(nèi)存空間础锐。
- 編譯器運(yùn)行相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)在剛才分配的內(nèi)存上構(gòu)造對象 ， 并返回指向該對象的指針荧缘。
這里的delete它做2件事：
- 調(diào)用該對象的析構(gòu)函數(shù)
- 調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)operator delete釋放內(nèi)存
operator new, operator delete函數(shù)
/* 這些版本可能拋出異常 new分配失敗皆警，拋出bad_alloc異常 */
void *operator new(size_t);
void *operator new[](size_t);
void *operator delete(void*);
void *operator delete[](void*);
/* 下面版本承諾不拋出異常 new分配失敗，不拋出異常截粗，返回nullptr指針 */
void *operator new(size_t, nothrow_t &) noexcept;
void *operator new[](size_t, nothrow_t &) noexcept;
void *operator delete(void*, othrow_t &) noexcept;
void *operator delete[](void*, othrow_t &) noexcept;
我們可以在全局或者類里面自定義上面的函數(shù)耀怜，當(dāng)我們將其定義成類的成員函數(shù)時，它是隱式靜態(tài)成員函數(shù)桐愉。
/* 編寫operator new(分配內(nèi)存) 和 operator delete(釋放內(nèi)存)簡單實(shí)現(xiàn)方式 */
void* operator new(size_t size)
{
if (void *mem = malloc(size))
return mem;
else
throw bad_alloc();
}
void* operator delete() noexcept
{
free(mem);
}
placement new
上面的 operator new 只是分配內(nèi)存财破，而 placement new 不分配內(nèi)存，只負(fù)責(zé)在預(yù)先分配的內(nèi)存上構(gòu)造對象从诲。
new (place_address) type;
new (place_address) type(initializers);
new (place_address) type[size];
new (place_address) type[size]{ braced initializers list };
- 例子：
string *sp = static_cast<string*>(::operator new(sizeof(string))); //operator new 分配內(nèi)存
new (sp) string("hello world"); // placement new 構(gòu)造對象
cout << *sp << endl;
sp->~string(); // 主動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
::operator delete(sp); //operator delete 釋放內(nèi)存
set_new_handler
set_new_handler 是一個"接受一個不接受參數(shù)也無返回值的函數(shù)"的函數(shù)指針左痢，而這個函數(shù)就被用來處理bad_alloc異常。( void *operator new(size_t) 或者 void *operator new 分配內(nèi)存失敗 )。
- 例子
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <new>
void no_memory()
{
std::cout << "Failed to allocate memory!\n";
std::exit (1);
}
int main()
{
std::set_new_handler(no_memory);
std::cout << "Attempting to allocate 2 GiB..." << std::endl;
char* p = new char [2 * 1024 * 1024 * 1024];
std::cout << "ok\n";
delete[] p;
return 0;
}
應(yīng)用：不用工具俊性，實(shí)現(xiàn)檢測內(nèi)存泄漏
整體思路：在申請內(nèi)存時記錄下該內(nèi)存的地址和在代碼中申請內(nèi)存的位置略步，在內(nèi)存銷毀時刪除該地址對應(yīng)的記錄，程序最后統(tǒng)計下還有哪條記錄沒有被刪除定页，如果還有沒被刪除的記錄就代表有內(nèi)存泄漏趟薄。
-
重載operator new 函數(shù)
void *operator new(std::size_t size, const char *file, int line); void *operator new[](std::size_t size, const char *file, int line); -
使用宏定義替換new
#define new new (__FILE__, __LINE__) // new operator -
申請內(nèi)存多申請一段內(nèi)存記錄元信息
std::mutex new_output_lock; std::mutex new_ptr_lock; long long total_mem_alloc = 0; new_ptr_list_t new_ptr_list; void *operator new(std::size_t size, const char *file, int line) { return alloc_mem(size, file, line, false); } void *operator new[](std::size_t size, const char *file, int line) { return alloc_mem(size, file, line, true); } static void *alloc_mem(std::size_t size, const char *file, int line, bool is_array) { assert(line >= 0); std::size_t s = size + ALIGNED_LIST_ITEM_SIZE; new_ptr_list_t *ptr = (new_ptr_list_t *)malloc(s); if (ptr == nullptr) { std::unique_lock<std::mutex> lock(new_output_lock); printf("Out of memory when allocating %lu bytes\n", (unsigned long)size); abort(); } void *usr_ptr = (char *)ptr + ALIGNED_LIST_ITEM_SIZE; if (line) { strncpy(ptr->file, file, DEBUG_NEW_FILENAME_LEN - 1); ptr->file[DEBUG_NEW_FILENAME_LEN - 1] = '\0'; } else { ptr->addr = (void *)file; } ptr->line = line; ptr->is_array = is_array; ptr->size = size; ptr->magic = DEBUG_NEW_MAGIC; // 鏈表操作 // 插入鏈表中 total_mem_alloc += size; return usr_ptr; } -
釋放內(nèi)存
鏈表中找到要對應(yīng)節(jié)點(diǎn)，刪除掉典徊，void operator delete(void* ptr) noexcept { free_pointer(ptr, nullptr, false); } static void free_pointer(void* usr_ptr, void* addr, bool is_array) { if (usr_ptr == nullptr) { return; } new_ptr_list_t* ptr = (new_ptr_list_t*)((char*)usr_ptr - ALIGNED_LIST_ITEM_SIZE); { // 鏈表移除結(jié)點(diǎn)操作 } free(ptr); } 如何檢測是否有內(nèi)存泄漏杭煎？
遍歷鏈表即可，每次new時候會把這段內(nèi)存插入鏈表卒落，delete時候會把這段內(nèi)存從鏈表中移出羡铲，如果程序最后鏈表長度不為0，即為有內(nèi)存泄漏儡毕。-
沒有被new宏包裹的地方可以檢測的到嗎?
沒有被new宏包裹的地方是會調(diào)用operator new(std::size_t sz)函數(shù)來申請內(nèi)存的也切。這里operator new函數(shù)不只可以重載，還可以重新定義它的實(shí)現(xiàn)腰湾，因?yàn)樗且粋€weak symbol雷恃，有關(guān)strong symbol和weak symbol的知識點(diǎn)可以看：強(qiáng)弱符號的問題void* operator new(std::size_t size) { return operator new(size, nullptr, 0); }
參考資料
1、https://www.zhihu.com/question/29859828/answer/1798470821
