::operator new(size_t) 是不是使用 malloc()？

Posted 2023-02-21

【中文标题】::operator new(size_t) 是不是使用 malloc()？

【英文标题】：Does ::operator new(size_t) use malloc()?::operator new(size_t) 是否使用 malloc()？

【发布时间】：2016-04-21 04:29:53

【问题描述】：

::operator new(size_t) 是在内部调用malloc()，还是直接使用系统调用/特定于操作系统的库调用？ C++ 标准是怎么说的？

在this answer 中说：

malloc() 保证返回与任何标准类型对齐的地址。 ::operator new(n) 仅保证返回与不大于 n 的任何标准类型对齐的地址，如果 T 不是字符类型，则只需 new T[n] 返回与 T 对齐的地址.

这表明不能要求new() 调用malloc()。

注意：question 关于 operator new 所做的所有事情其他，而不是分配。

【问题讨论】：

类似的问题是：是否可以使用free() 而不是delete 来释放使用new 关键字分配的指针。

【参考方案1】：

operator new 如何实现的细节是标准库的特定实现的属性——甚至不是编译器或操作系统。我熟悉一个（gnu）并知道其他 3 个 - CLang、Apache 和 MSFT。他们都在operator new 中使用malloc()，因为它让库开发人员的生活变得更加轻松。

如果不使用malloc()，开发人员将不得不在内存分配方面重新实现很多，并在代码中大量使用依赖于操作系统的逻辑来实际请求内存。当malloc() 已经存在时，没有人愿意这样做。但绝不是他们有义务使用它。

【参考方案2】：

可以，而且通常可以。 在 Windows 上（更具体地说，在 VC++ 上），调用链看起来像

operator new 打电话给malloc 打电话给HeapAlloc

HeapAlloc 是一个 Windows API 函数，用于从特定堆分配内存。 当进程启动时，它会分配一个堆（CRT 堆），所有标准分配都在其中占用内存。

不，没有义务调用 malloc。由库开发人员/最终用户开发人员决定他们想要从哪里获得内存。

例如，我可以创建一个单线程程序。通常堆分配器在分配/释放发生时锁定堆锁，以防止堆上的致命竞争条件。 但如果我的程序是单线程的，我就没有问题。 我可以选择使用 WinApi HeapCreate 创建自己的堆并传递 HEAP_NO_SERIALIZE，这会使堆跳过锁。然后我可以将operator new 与普通的HeapAlloc 一起使用。在这种情况下，我可以让 new 使用与 malloc 不同的功能。

另一种有时*的低级方法是使用VirtualAlloc 分配巨大的内存块，然后在有人调用new 时传递重新计算的内存地址。

（所有这些方法都很少完成，根据我的经验，它们对执行时间的改善很小）

【参考方案3】：

是的，它可能会调用 malloc - 在带有 VS 和标准运行时库的 Windows 下，它确实会调用 malloc。

您可以重载 new 运算符并调用您自己的分配函数。在我工作的应用程序中，我们有来自 Doug Lea 的自定义 malloc，其中包含许多针对嵌入式系统的自定义。 windows调用malloc是因为它调用了heapAlloc，这是windows下的标准堆分配函数。它还允许使用 CrtDbg api 调试分配错误。

为了让答案更正式，我查阅了标准，在 §18.6.1.1 中，我发现 new

执行一个循环：在循环内，函数首先尝试 分配请求的存储空间。 尝试是否涉及调用 标准 C 库函数 malloc 未指定。

因此未指定是否使用 malloc - 它可能会使用它。

【讨论】：

而且必须它调用malloc？

@einpoklum，当然不是。这是实现细节。此外，答案在技术上并不正确——重要的是您使用什么标准库，而不是什么编译器或操作系统。但是，对于任何库实现者来说，重用 malloc() 的现有功能而不是自己编写特定于操作系统的编码是有意义的。

@SergeyA：从技术上讲，该标准谈论的是“实现”。如果您通过从一个地方获取编译器、从另一个地方获取标准库和从第三方获取链接器来构建自己的实现，那么您就是实现者并负责正确执行。大多数人从单一来源获得他们的实现（并称其为“编译器”）。

@MartinBonner，这在技术上肯定不是一个正确的术语。例如，作为编译器的 CLang 没有 std 库（同时提供一个独立的库），而 Apache 提供了一个没有编译器的库。

什么是“技术上不正确的术语”？ “实施”？该标准的第一句话是“本国际标准规定了 C++ 编程语言的实现要求”。该库是该实现的一部分。