Effective C++ 读书笔记 Item52 写了placement new就要写placement delete

朱雀 2020-07-07 14:50 684阅读 0赞

placement new 是带有额外参数的 operator new，但是通常都指“接受一个指针指向对象该被构造之处”的operator new。这个版本被纳入了 C++标准程序库。

“placement new”通常是专指指定了位置的new(std::size\_t size, void \*mem)，用于vector申请capacity剩余的可用内存。 但广义的”placement new”指的是拥有额外参数的operator new。

new和delete是要成对的，因为当构造函数抛出异常时用户无法得到对象指针，因而delete的责任在于C++运行时。 运行时需要找到匹配的delete并进行调用。因此当我们**编写了”placement new”时，也应当编写对应的”placement delete”， 否则会引起内存泄露。在编写自定义new和delete时，还要避免不小心隐藏它们的正常版本。**

# 成对的delete #

当构造函数抛出异常时，C++会调用与`new`同样签名的`delete`来撤销`new`。但如果我们没有声明对应的`delete`：

class Widget{
    public:
        static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& log) throw(std::bad_alloc);
        Widget(){ throw 1; }
    };
     
    Widget *p = new(std::cerr) Widget;

构造函数抛出了异常，C++运行时尝试调用`delete(void *mem, std::ostream& log)`， 但`Widget`没有提供这样的`delete`，于是C++不会调用任何`delete`，这将导致内存泄露。 所以在`Widget`中需要声明同样签名的`delete`：

static void operator delete(void *mem, std::ostream& log);

但客户还可能直接调用`delete p`，这时C++运行时不会把它解释为”placement delete”，这样的调用会使得`Widget`抛出异常。 所以在`Widget`中不仅要声明”placement delete”，还要声明一个正常的`delete`。

class Widget{
    public:
        static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& log) throw(std::bad_alloc);
        static void operator delete(void *mem, std::ostream& log);
        static void operator delete(void *mem) throw();
        Widget(){ throw 1; }
    };

这样，无论是构造函数抛出异常，还是用户直接调用`delete p`，内存都能正确地回收了。

# 名称隐藏 #

在Item 33中提到，类中的名称会隐藏外部的名称，子类的名称会隐藏父类的名称。 所以当你声明一个”placement new”时：

class Base{
    public:
        static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& log) throw(std::bad_alloc);
    };
    Base *p = new Base;     // Error!
    Base *p = new (std::cerr) Base;     // OK

普通的`new`将会抛出异常，因为”placement new”隐藏了外部的”normal new”。同样地，当你继承时：

class Derived: public Base{
    public:
        static void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc);
    };
    Derived *p = new (std::clog) Derived;       // Error!
    Derived *p = new Derived;       // OK

这是因为子类中的”normal new”隐藏了父类中的”placement new”，虽然它们的函数签名不同。 但Item 33中提到，按照C++的名称隐藏规则会隐藏所有同名（name）的东西，和签名无关。

# 最佳实践 #

为了避免全局的”new”被隐藏，先来了解一下C++提供的三种全局”new”：

void* operator new(std::size_t) throw(std::bad_alloc);      // normal new
    void* operator new(std::size_t, void*) throw();             // placement new
    void* operator new(std::size_t, const std::nothrow_t&) throw();     // 见 Item 49

为了避免隐藏这些全局”new”，你在创建自定义的”new”时，也分别声明这些签名的”new”并调用全局的版本。 为了方便，我们可以为这些全局版本的调用声明一个父类`StandardNewDeleteForms`：

class StandardNewDeleteForms {
    public:
      // normal new/delete
      static void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) { return ::operator new(size); }
      static void operator delete(void *pMemory) throw() { ::operator delete(pMemory); }
     
      // placement new/delete
      static void* operator new(std::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 new/delete
      static void* operator new(std::size_t size, const std::nothrow_t& nt) throw() { return ::operator new(size, nt); }
      static void operator delete(void *pMemory, const std::nothrow_t&) throw() { ::operator delete(pMemory); }
    };

然后在用户类型`Widget`中`using StandardNewDeleteForms::new/delete`即可使得这些函数都可见：

class Widget: public StandardNewDeleteForms {           // inherit std forms
    public:
       using StandardNewDeleteForms::operator new;         
       using StandardNewDeleteForms::operator delete;     
     
       static void* operator new(std::size_t size, std::ostream& log) throw(std::bad_alloc);   // 自定义 placement new
       static void operator delete(void *pMemory, std::ostream& logStream) throw();            // 对应的 placement delete
    };