c++new/delete---9

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C++new和delete实现原理

new 与delete是C++预定的操作符，它们一般需要配套使用。new用于从堆内存申请一块空间，一般动态用于动态申请内存空间，即根据程序需要，申请一定长度的空间，而delete则是将new申请的空间释放。

new 有以下的三种格式申请内存空间

new  数据类型

new 数据类型（初始值）

new 数据类型[常量表达式]

如

int  * p1=new int;

int  *p2=new int(2); //*p2初始化值是2

int  *p3=new int[1000] //申请1000个单位内存空间

new

new操作针对数据类型的处理，分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要构造函数的类型）

代码实例：

汇编码如下：

        int* p = new int;
    00E54C44  push
    00E54C46  call        operator new (0E51384h)
    00E54C4B  add         esp,    

分析：传入4byte的参数后调用operator new。其源码如下：

    void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
            {       // try to allocate size bytes
            void *p;
            while ((p = malloc(size)) == )
                    if (_callnewh(size) == )
                    {       // report no memory
                            _THROW_NCEE(_XSTD bad_alloc, );
                    }  

            return (p);
            }  

分析：调用malloc失败后会调用_callnewh。如果_callnewh返回0则抛出bac_alloc异常，返回非零则继续分配内存。

这个_callnewh是什么呢？它是一个new handler，通俗来讲就是new失败的时候调用的回调函数。可以通过_set_new_handler来设置。下面举个实例：

    #include <stdio.h>
    #include <new.h>
    int MyNewHandler(size_t size)
    {
        printf("Allocation failed.Try again");
        return ;       //continue to allocate
        //return 0;     //stop allocating,throw bad_alloc
    }
    void main()
    {
        // Set the failure handler for new to be MyNewHandler.
        _set_new_handler(MyNewHandler);  

        while ()
        {
            int* p = new int[];
        }
    }  

在new基本数据类型的时候还可以指定初始化值，比如：

总结：

• 简单类型直接调用operator new分配内存；
• 可以通过new_handler来处理new失败的情况；
• new分配失败的时候不像malloc那样返回NULL，它直接抛出异常。要判断是否分配成功应该用异常捕获的机制；

2，复杂数据类型（需要由构造函数初始化对象）

代码实例：

汇编码如下：

         Object* p = new Object();
        00AD7EDD  push
        00AD7EDF  call        operator new (0AD1384h)
        00AD7EE4  add         esp,
        00AD7EE7  mov         dword ptr [ebp-0E0h],eax
        00AD7EED  mov         dword ptr [ebp-],
        00AD7EF4  cmp         dword ptr [ebp-0E0h],
        00AD7EFB  je          main+70h (0AD7F10h)
        00AD7EFD  mov         ecx,dword ptr [ebp-0E0h]
        00AD7F03  call        Object::Object (0AD1433h)        //在new的地址上调用构造函数
        00AD7F08  mov         dword ptr [ebp-0F4h],eax
        00AD7F0E  jmp         main+7Ah (0AD7F1Ah)
        00AD7F10  mov         dword ptr [ebp-0F4h],
        00AD7F1A  mov         eax,dword ptr [ebp-0F4h]
        00AD7F20  mov         dword ptr [ebp-0ECh],eax
        00AD7F26  mov         dword ptr [ebp-],0FFFFFFFFh
        00AD7F2D  mov         ecx,dword ptr [ebp-0ECh]
        00AD7F33  mov         dword ptr [p],ecx    

    总结：
    new 复杂数据类型的时候先调用operator new，然后在分配的内存上调用构造函数。

delete

    delete也分为两种情况：
    ，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。
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        int *p = new int();
        delete p;  

    delete的汇编码如下：
    [cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片

            delete p;
          mov         eax,dword ptr [p]
          mov         dword ptr [ebp-0D4h],eax
        0027531D  mov         ecx,dword ptr [ebp-0D4h]
          push        ecx
          call        operator delete (0271127h)   

    分析：传入参数p之后调用operator delete，其源码如下：
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        void operator delete( void * p )
        {
            RTCCALLBACK(_RTC_Free_hook, (p, ));  

            free( p );
        }  

    RTCCALLBACK默认是空的宏定义，所以这个函数默认情况下就是简单的调用free函数。
    总结：
    delete简单数据类型默认只是调用free函数。

    ，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）
    代码实例：
    [cpp] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片

        class Object
        {
        public:
            Object()
            {
                _val = ;
            }  

            ~Object()
            {
                cout << "destroy object" << endl;
            }
        private:
            int _val;
        };  

        void main()
        {
            Object* p = new Object;
            delete p;
        }  

部分汇编码如下：

总结：

delete复杂数据类型先调用析构函数再调用operator delete。

new数组

new[]也分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。

new[] 调用的是operator new[]，计算出数组总大小之后调用operator new。

值得一提的是，可以通过()初始化数组为零值，实例：

    char* p = new char[]();  

等同于：

    char *p = new char[];
    memset(p, , );  

总结：

针对简单类型，new[]计算好大小后调用operator new。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）

实例：

    class Object
    {
    public:
        Object()
        {
            _val = ;
        }  

        ~Object()
        {
            cout << "destroy object" << endl;
        }
    private:
        int _val;
    };  

    void main()
    {
        Object* p = new Object[];
    }  

new[]先调用operator new[]分配内存，然后在p的前四个字节写入数组大小，最后调用三次构造函数。

实际分配的内存块如下：

这里为什么要写入数组大小呢？因为对象析构时不得不用这个值，举个例子：

    class Object
    {
    public:
        Object()
        {
            _val = ;
        }  

        virtual ~Object()
        {
            cout << "destroy Object" << endl;
        }
    private:
        int _val;
    };  

    class MyObject : public Object
    {
    public:
        ~MyObject()
        {
            cout << "destroy MyObject" << endl;
        }
    private:
        int _foo;
    };  

    void main()
    {
        Object* p = new MyObject[];
        delete[] p;
    }  

释放内存之前会调用每个对象的析构函数。但是编译器并不知道p实际所指对象的大小。如果没有储存数组大小，编译器如何知道该把p所指的内存分为几次来调用析构函数呢？

总结：

针对复杂类型，new[]会额外存储数组大小。

delete数组

delete[]也分为两种情况：

1，简单数据类型（包括基本数据类型和不需要析构函数的类型）。

delete和delete[]效果一样

比如下面的代码：

    int* pint = new int[];
    delete pint;  

    char* pch = new char[];
    delete pch;  

运行后不会有什么问题，内存也能完成的被释放。看下汇编码就知道operator delete[]就是简单的调用operator delete。

总结：

针对简单类型，delete和delete[]等同。

2，复杂数据类型（需要由析构函数销毁对象）

释放内存之前会先调用每个对象的析构函数。

new[]分配的内存只能由delete[]释放。如果由delete释放会崩溃，为什么会崩溃呢？

假设指针p指向new[]分配的内存。因为要4字节存储数组大小，实际分配的内存地址为[p-4]，系统记录的也是这个地址。delete[]实际释放的就是p-4指向的内存。而delete会直接释放p指向的内存，这个内存根本没有被系统记录，所以会崩溃。

总结：

针对复杂类型，new[]出来的内存只能由delete[]释放。