Item 52：写了placement new就要写placement delete

Posted 2020-06-14 harttle

Item 52: Write placement delete if you write placement new

“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
};

本文地址：http://harttle.com/2015/09/22/effective-cpp-52.html