Герб Саттер - Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация

Пусть вы определили класс с пользовательским выделением памяти:

class T {

// ...

static void* operator new(std::size_t);

static void* operator new(std::size_t, CustomAllocator&);

static void operator delete(void*, std::size_t);

};

Вы вводите простой протокол для выделения и освобождения памяти.

• Вызывающий код может выделять объекты типа Tлибо при помощи распределителя по умолчанию (используя вызов new T), либо при помощи пользовательского распределителя (вызов new(allос) T, где allос— объект типа CustomAllocator).

• Единственный оператор delete, который может быть использован вызывающим кодом — оператор по умолчанию operator delete(size_t), так что, конечно, вы должны реализовать его так, чтобы он корректно освобождал память, выделенную любым способом.

Пока все в порядке.

Однако компилятор может скрыто вызвать другую перегрузку оператора delete, а именно T::operator delete(size_t, CustomAllocator&). Это связано с тем, что инструкция

T* р = new(alloc) T;

на самом деле разворачивается в нечто наподобие

// Сгенерированный компилятором код для

// инструкции T* p = new(alloc)T;

//

void* __compilerTemp = T::operator new(sizeof(T), alloc);

T* p;

try {

p = new (__compilerTemp) T; // Создание объекта T по

// адресу __compilerTemp

} catch(...) { // Сбой в конструкторе...

T::operator delete(__compilerTemp, sizeof(T), alloc);

throw;

}

Итак, компилятор автоматически вставляет код вызова соответствующего оператора T::operator deleteдля перегруженного оператора T::operator new, что совершенно логично, если выделение памяти прошло успешно, но произошел сбой в конструкторе. "Соответствующая" сигнатура оператора deleteимеет вид void operator delete(void*, параметры_оператора_new).

Теперь перейдем к самому интересному. Стандарт С++ ([C++03] §5.3.4(17)) гласит, что приведенный выше код будет генерироваться тогда и только тогда, когда реально существует соответствующая перегрузка оператора delete. В противном случае код вообще не будет вызывать никакого оператора deleteпри сбое в конструкторе. Другими словами, при сбоях в конструкторе мы получим утечку памяти. Из шести проверенных нами распространенных компиляторов только два выводили предупреждение в такой ситуации. Вот почему каждый перегруженный оператор void* operator new(parms)должен сопровождаться соответствующей перегрузкой void operator delete(void*, parms).

Размещающий оператор new

void* T::operator new(size_t, void* p) { return p; }

не требует наличия соответствующего оператора delete, поскольку реального выделения памяти при этом не происходит. Все протестированные нами компиляторы не выдавали никаких предупреждений по поводу отсутствия оператора void T::operator delete(void*, size_t, void*).

[C++03] §5.3.4 • [Stroustrup00] §6.2.6.2, §15.6 • [Sutter00] §36

Если класс определяет любую перегрузку оператора new, он должен перегрузить все три стандартных типа этого оператора — обычный new, размещающий и не генерирующий исключений. Если этого не сделать, то эти операторы окажутся скрытыми и недоступными пользователям вашего класса.

Обычно пользовательские операторы newи deleteнужны очень редко, но если они все же оказываются необходимы, то вряд ли вы захотите, чтобы они скрывали встроенные сигнатуры.

В С++, после того как вы определите имя в области видимости (например, в области видимости класса), все такие же имена в охватывающих областях видимости окажутся скрыты (например, в базовых классах или охватывающих пространствах имен), так что перегрузка никогда не работает через границы областей видимости. Когда речь идет об имени оператора new, необходимо быть особенно осторожным и внимательным, чтобы не усложнять жизнь себе и пользователям вашего класса.

Пусть вы определили следующий оператор new, специфичный для класса:

class С {

// ...

// Скрывает три стандартных вида оператора new

static void* operator new(size_t, MemoryPool&);

};

Теперь, если кто-то попытается написать выражение с обычным стандартным newС, компилятор сообщит о том, что он не в состоянии найти обычный старый оператор new. Объявление перегрузки C::operator newс параметром типа MemoryPoolскрывает все остальные перегрузки, включая знакомые встроенные глобальные версии, которые все мы знаем и любим: