(一)
为什么有人想要替换operator new 和 operator delete呢?三个常见的理由:
(1)用来检测运用上的错误。
(2)为了强化效果。
(3)为了收集使用上的统计数据。
(二)
下面是个快速发展得出的初阶段global
operator new,促进并协助检测“overruns”或“underruns”。
static const int signature = 0xDEADBEEF; typedef unsigned char Byte; void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) { using namespace std; size_t realSize = size + 2 * sizeof(int); void* pMem = malloc(realSize); if(!pMem) throw bad_alloc(); //将signature写入内存的最前段落和最后段落 *(static_cast<int*>(pMem)) = signature; *(reinterpret_cast<int*>(static_cast<Byte*>(pMem)+realSize-sizeof(int))) = signature; return static_cast<Byte*>(pMem) + sizeof(int); }
这个operator new的主要缺点在于疏忽了身为这个特殊函数所应该具备的“坚持c++规矩”的态度。条款51说所有operator new都应该内含一个循环,反复调用某个new_handling函数,这里却没有。这儿我们暂且忽略之。现在只想专注一个比较微妙的主题:alignment(齐位).
(三)
齐位,对齐方式。
许多计算机系统要求特定的类型必须放在特定的内存地址上。例如可能会要求指针地址必须是4倍数(four-byte aligned)或double是的地址必须是8倍数。如果没有奉行这个条件,可能导致运行期硬件异常。有些系统结构比较慈悲,而是宣称如果齐位条件获得满足,便提供较佳效率。例如Intel
x86体系结构上doubles可以对齐于任何byte边界,但如果他是8-byte齐位,其访问速度会快很多。(个人理解,没有对齐的话,微处理器的读取指针在每次读取数据的时候都要事先加上offset,所以会影响速度)
c++要求所有的operator news返回的指针都有适当的对齐(取决于数据类型),malloc就是在这样的要求下工作,所有operator new返回一个malloc的指针是安全的。然而,我们返回的是一个得自malloc且偏移一个int大小的指针。没人保证它的安全。如果客户端调用operator
new企图取得足够一个double所用的内存,而我们在一部“ints为4bytes且double必须8bytes齐位”的机器上跑,我们可能会获得一个未有适当齐位的指针。那可能会造成程序崩溃或速度变慢。
(四)
何时可在“全局性的”或“class专属的”基础上合理替换缺省的new和delete:
(1)为了检测运用错误。
(2)为了收集动态分配内存的使用统计信息。
(3)为了增加分配和归还的速度。
(4)为了降低缺省内存管理器带来的额外空间开销。
(5)为了弥补缺省分配器中的非最佳齐位(suboptimal
alignment)。
(6)为了将相关对象成簇集中。
(7)为了获得非传统行为。
请记住:
(1)有许多理由需要写个自定的new和delete,包括改善效能、对heap运用错误进行调试、收集heap使用信息。