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1,问题: 1,动态内存申请一定成功吗? 1,不一定成功;
2,常见的动态内存分配代码: 1,C 代码: 1 int* p = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); 2 3 if( p != NULL ) 4 { 5 // ... ... 6 } 1,这种写法合理; 2,C++ 代码: 1 int* p = new int[10]; 2 3 if( p != NULL ) 4 { 5 // ... ... 6 } 1,古代编译器这种写法合理; 2,现代编译器这种写法就不合理,申请成功时,此语句没有任何意义,申请失败后,就会抛出一个标准库中的异常对象,程序就不会向下执行到 if() 语句; 3,如果用的是一款现代的 C++ 编译器,new 的结果无论成功或者失败,根本用不着使用 if() 判断语句;
3,申请内存失败时: 1,malloc 函数申请失败时返回 NULL 值; 2,new 关键字申请失败时(根据编译器的不同): 1,返回 NULL 值; 1,古代编译器兼容 C 中方式,返回 NULL 值; 2,抛出 std::bad_alloc 异常; 1,近代编译器不会返回 NULL 值,而是抛出一个标准库中的 std::bad_alloc 异常;
4,问题: 1,new 语句中的异常是怎么抛出来的?
5,new 关键字在 C++ 规范中的标准行为: 1,在堆空间申请足够大的内存; 1,成功: 1,在获取的空间中调用构造函数创建对象; 2,返回对象的地址; 2,失败: 1,C++ 规范定义要抛出 std::bad_alloc 异常; 2,new 在分配空间时: 1,如果空间不足,会调用全局的 new_handler() 函数(见 9 中例一); 1,调用 new_handler() 函数的意义在于我们可以有机会做一些处理,使得有更多的空间可以空出来; 2,整理空间、空出足够的内存 C++ 编译器是不知道的,这件事情具体的平台具体讨论,于是 C++ 标准规范就给了默认的 new_handler() 实现,即抛出异常; 2,new_handler() 函数中抛出 std::bad_alloc 异常; 3,可以自定义 new_handler() 函数: 1,处理默认的 new 内存分配失败的情况; 2,C++ 平台不能整理空间、空出足够的内存,那么就交给我们自己来定义;
6,new_handler() 的定义和使用: 1,代码示例: 1 void my_new_handler() 2 { 3 cout << "No enough memory"; 4 cout << endl; 5 6 exit(1); // 内存不足了,就把当前的程序结束了; 7 } 1,实际产品开发中,一般会尝试在这个函数中进行内存的整理,整理后期望有更多的堆空间空出来,然后满足当前程序对内存的需求; 2,也可以内存不足自己结束程序; 3,友好的方式是抛一个异常,然后进行异常处理,这是 C++ 默认的实现方式; 2,使用: 1 int main(int argc, char* argv[]) 2 { 3 set_new_handler(my_new_handler); // 告诉 C++ 编译器;可以设置自定义的处理函数,处理堆空间不足的情况; 4 5 // ... ... 6 7 return 0; 8 }
7,问题: 1,如果跨编译器统一 new 的行为,提高代码移植性? 1,无论在任何情况下,申请失败都返回空或者抛出异常; 2,为了兼顾古代编译器,一般做法是自定义 new,使得 new 在申请堆空间失败的时候,直接返回空指针,而不抛出异常;
8,解决方案: 1,全局范围(不推荐): 1,重新定义 nwe/delete 的实现,不抛出任何异常; 2,自定义 new_handler() 函数,不抛出任何异常; 1,空函数摆在那里; 2,见本文 10.2.2.1 分析,这个方案对 VS 2010 编译器是有用的; 3,不推荐,全局范围重定义 new,风险是非常大的; 2,类层次范围(推荐)(见本文 9 中例二): 1,重载 new/delete,不抛出任何异常; 2,失败了返回空指针; 3,单次动态内存分配(见 本文9 中例三): 1,使用 nothrow 参数,指明 new 不抛出异常; 2,失败了返回空指针;
9,动态内存申请编程实验: 1 #include <iostream> 2 #include <new> 3 #include <cstdlib> 4 #include <exception> 5 6 using namespace std; 7 8 class Test 9 { 10 int m_value; 11 public: 12 Test() 13 { 14 cout << "Test()" << endl; 15 16 m_value = 0; 17 } 18 19 ~Test() 20 { 21 cout << "~Test()" << endl; 22 } 23 24 void* operator new (unsigned int size) throw() 25 { 26 cout << "operator new: " << size << endl; 27 28 // return malloc(size); 29 30 return NULL; // 这里当没有加上 throw() 时,编译器显示: warning: 'operator new' must not return NULL unless it is declared 'throw()' (or -fcheck-new is in effect); 31 } 32 33 void operator delete (void* p) 34 { 35 cout << "operator delete: " << p << endl; 36 37 free(p); 38 } 39 40 void* operator new[] (unsigned int size) throw() 41 { 42 cout << "operator new[]: " << size << endl; 43 44 // return malloc(size); 45 46 return NULL; 47 } 48 49 void operator delete[] (void* p) 50 { 51 cout << "operator delete[]: " << p << endl; 52 53 free(p); 54 } 55 }; 56 57 void my_new_handler() 58 { 59 cout << "void my_new_handler()" << endl; 60 } 61 62 /* 证明 new_handler() 函数存在 */ 63 void ex_func_1() 64 { 65 /* 定义 func 变量,其类型为 new_handler 类型,C++ 中 new_handler 是一个预定义的函数指针,指向的函数类型是 void(*)(),调用 set_new_handler() 是将自定义的 my_new_handler() 处理函数设置进去,设置了自定义处理函数后,原来的处理函数就会作为返回值返回到 func,这点和上一节的不同,上一节是返回自定义的处理函数,这一节是返回原来的预定义处理函数; */ 66 new_handler func = set_new_handler(my_new_handler); 67 68 try 69 { 70 cout << "func = " << func << endl; 71 72 if( func ) // 加上 if() 处理语句是因为默认的情况下面可能是没有处理函数的,此时 func 为空; 73 { 74 func(); 75 } 76 } 77 catch(const bad_alloc&) // 想证明默认的 new_handler() 处理函数确实是要抛出 bad_alloc 异常; 78 { 79 cout << "catch(const bad_alloc&)" << endl; 80 } 81 } 82 83 void ex_func_2() 84 { 85 Test* pt = new Test(); 86 87 cout << "pt = " << pt << endl; 88 89 delete pt; 90 91 pt = new Test[5]; 92 93 cout << "pt = " << pt << endl; 94 95 delete[] pt; 96 } 97 98 /* 如何在单次申请的时候,告诉编译器,不管结果是什么,都不要抛出异常,如果说申请失败了,直接返回空指针 */ 99 void ex_func_3() 100 { 101 /* 这个语句是 C++ 标准语法,只是之前没见过而已 */ 102 int* p = new(nothrow) int[10]; // 现在进行动态内存申请,但是不管结果有没有成功,都不要抛出异常,结果失败,直接返回空; 103 104 // ... ... 105 106 delete[] p; 107 108 /* 上面 new 的写法也可以写成下面的形式 */ 109 110 int bb[2] = {0}; 111 112 struct ST 113 { 114 int x; 115 int y; 116 }; 117 118 ST* pt = new(bb) ST(); // 把 ST 对象创建到 bb[2] 的栈空间中去,即在指定的位置创建一个对象,括号的作用是向编译器指明要在指定的地址上面创建一个对象出来; 119 120 /* 对创建的对象赋值 */ 121 pt->x = 1; 122 pt->y = 2; 123 124 /* 这里的打印想证明上面创建的对象确实存在 bb[2] 空间当中的 */ 125 cout << bb[0] << endl; // 打印 1 126 cout << bb[1] << endl; // 打印 2 127 128 pt->~ST(); // 显示的调用析构函数,因为我们指定了穿件对象的空间,这时必须显示手动调用析构函数; 129 } 130 131 int main(int argc, char *argv[]) 132 { 133 // ex_func_1(); 134 // ex_func_2(); 135 // ex_func_3(); 136 137 return 0; 138 } 1,ex_func_1() 打印结果: 1,g++ 编译器: func = 0;说明默认的情况下,g++ 编译器并没有一个全局的 new_handler() 处理函数; 2,VS 2010 编译器: func = 00000000;说明默认的情况下,VS 2010 编译器并没有一个全局的 new_handler() 处理函数; 3,BCC 编译器: func = 00401474 catch(const bad_alloc&);说明 BCC 的实现当中,确实是有一个全局 new_handler() 函数,它在调用后确实抛出了一个 bad_alloc 异常; 2,第一个打印结果说明不同的 C++ 编译器 new 的行为是有一点不一样的,具 体在 new 失败时; 3,ex_func_2() 打印 new 的结果: 1,g++ 编译器: operator new: 4 Test() 段错误;因为 new 的重载函数返回空,于是 C++ 编译器在空地址上面调用构造函数创建对象,并且在构造函数中做了一个赋值操作,这等价于对 0 地址处进行赋值,所以段错误; 2,VS 2010 编译器: operator new: 4 pt = 00000000;这款编译器中,如果 new 的结果返回为空,是不会调用构造函数的; 3,BCC 编译器: operator new: 4 pt = 00000000;这款编译器中,如果 new 的结果返回为空,是不会调用构造函数的; 4,不管哪款编译器,申请动态内存失败,直接返回空指针,不要干其它多余操作,则对 new 和 new[] 的重载进行异常规格说明,说明无论如何都不会扔出异常; 1,g++ 编译器: operator new: 4 pt = 0;和 VS 2010 以及 BCC 编译器行为统一了; 5,ex_func_2() 打印 new[] 的结果: 1,g++ 编译器: operator new[]: 24 pt = 0 2,VS 2010 编译器: operator new[]: 24 pt = 00000000 3,BCC 编译器: operator new[]: 24 pt = 00000000 operator delete[]: 00000000 6,ex_func_3() 打印结果: 1,g++ 编译器: 1 2 2,VS 2010 编译器: 1 2 3,BCC 编译器: 1 2 7,new 关键字可以在指定的空间上面创建对象,如果显示的指定穿件对象的内存,就要显示的手动调用析构函数; 8,三款编译器的行为都一样了;
10,实验结论: 1,不是所有的编译器都遵循 C++ 的标准规范; 2,编译器可能重定义 new 的实现,并在实现中抛出 bad_alloc 异常; 1,虽然现代的编译器在 new 失败的时候会抛出一个 bad_alloc 异常,但是这个异常不一定就是在默认的 new_handler() 函数里面抛出来的,只有(上述三款编译器) BCC 编译器设置了默认的全局的 new_handler() 函数; 2,分析 VS 2010 new 如何实现,以观察 new_handler() 如何实现:
3,编译器的默认实现中,可能没有设置全局的 new_handler() 函数; 4,对于移植性要求高的代码,需要考虑 new 的具体细节;
11,小结: 1,不同的编译器在动态内存分配上的实现细节不同; 2,malloc 函数在内存申请失败时返回 NULL 值; 3,new 关键字在内存申请失败时: 1,可能返回 NULL 值; 2,可能抛出 bad_alloc 值; |
2023-10-27
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