new operator
string *sp = new string("hello world");
delete sp;
這里的new稱之為 new operator(new 運算符)，它做2件事：
- 調用的是標準庫函數operator new分配一塊足夠大的，未命名的內存空間。
- 編譯器運行相應的構造函數在剛才分配的內存上構造對象 ， 并返回指向該對象的指針。
這里的delete它做2件事：
- 調用該對象的析構函數
- 調用標準庫函數operator delete釋放內存
operator new, operator delete函數
/* 這些版本可能拋出異常 new分配失敗，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，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，當我們將其定義成類的成員函數時，它是隱式靜態成員函數。
/* 編寫operator new(分配內存) 和 operator delete(釋放內存)簡單實現方式 */
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 只是分配內存，而 placement new 不分配內存，只負責在預先分配的內存上構造對象。
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 分配內存
new (sp) string("hello world"); // placement new 構造對象
cout << *sp << endl;
sp->~string(); // 主動調用析構函數
::operator delete(sp); //operator delete 釋放內存
set_new_handler
set_new_handler 是一個"接受一個不接受參數也無返回值的函數"的函數指針，而這個函數就被用來處理bad_alloc異常。( void *operator new(size_t) 或者 void *operator new 分配內存失敗 )。
- 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;
}
應用：不用工具，實現檢測內存泄漏
整體思路：在申請內存時記錄下該內存的地址和在代碼中申請內存的位置，在內存銷毀時刪除該地址對應的記錄，程序最后統計下還有哪條記錄沒有被刪除，如果還有沒被刪除的記錄就代表有內存泄漏。
-
重載operator new 函數
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 -
申請內存多申請一段內存記錄元信息
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; } -
釋放內存
鏈表中找到要對應節點，刪除掉，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); { // 鏈表移除結點操作 } free(ptr); } 如何檢測是否有內存泄漏？
遍歷鏈表即可，每次new時候會把這段內存插入鏈表，delete時候會把這段內存從鏈表中移出，如果程序最后鏈表長度不為0，即為有內存泄漏。-
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用operator new(std::size_t sz)函數來申請內存的。這里operator new函數不只可以重載，還可以重新定義它的實現，因為它是一個weak symbol，有關strong symbol和weak symbol的知識點可以看：強弱符號的問題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
