Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Чтобы заставить выражение newили deleteобойти функцию, предоставленную классом, и использовать таковую из глобальной области видимости, можно использовать оператор области видимости. Например, выражение ::newимеет в виду функцию operator new()только из глобальной области видимости. Аналогично для выражения ::delete.

Библиотека определяет восемь перегруженных версий функций operator new()и operator delete(). Первые четыре версии оператора newспособны передавать исключение bad_alloc. Следующие четыре версии оператора newне передают исключений:

// версии, способные передавать исключения

void *operator new(size_t); // резервирует объект

void *operator new[](size_t); // резервирует массив

void *operator delete(void*) noexcept; // освобождает объект

void *operator delete[](void*) noexcept; // освобождает массив

// версии, обещающие не передавать исключений; см. p. 12.1.2

void *operator new(size_t, nothrow_t&) noexcept;

void *operator new[](size_t, nothrow_t&) noexcept;

void *operator delete(void*, nothrow_t&) noexcept;

void *operator delete[](void*, nothrow_t&) noexcept;

Тип nothrow_tявляется структурой, определенной в заголовке new. У этого типа нет никаких членов. Заголовок newопределяет также константный объект nothrow, который пользователи могут передавать как сигнал, что необходима версия оператора new, не передающего исключения (см. раздел 12.1.2). Будучи деструктором, функция operator delete()не должна передавать исключения (см. раздел 18.1.1). При перегрузке этих операторов следует определить, будут ли они передавать исключения. Для этого используется спецификатор исключения noexcept(см. раздел 18.1.4).

Приложение может определить свою собственную версию любой из этих функций. Если это так, то следует определить эти функции в глобальной области видимости или как функцию-член класса. Когда эти функции операторов определены как члены класса, они неявно являются статическими (см. раздел 7.6). Нет никакой необходимости объявлять их статическими явно, хотя сделать это вполне допустимо. Функции-члены операторов newи deleteдолжны быть статическими, поскольку они используются до создания объекта ( operator new) или после его удаления ( operator delete). Поэтому у них нет никаких переменных-членов, которыми они могли бы манипулировать.

У функций operator new()и operator new[]()должен быть тип возвращаемого значения void*, а их первый параметр должен иметь тип size_t. У этого параметра не может быть аргумента по умолчанию. Функция operator new()используется при резервировании объекта; функция operator new[]()вызывается при резервировании массива. Когда компилятор вызывает функцию operator new(), он инициализирует параметр типа size_tколичеством байтов, необходимых для содержания объекта заданного типа; при вызове функции operator new[]()передается количество байтов, необходимых для хранения массива заданного количества элементов.

При определении собственной версии функции operator new()можно определить дополнительные параметры. Чтобы использующие такие функции выражения new могли передать аргументы этим дополнительным параметрам, следует применять размещающую форму оператора new (см. раздел 12.1.2). Хотя обычно вполне можно определить собственную версию функции operator new(), чтобы получить необходимый набор параметров, нельзя определить эту функцию в следующей форме:

void *operator new(size_t, void*); // эта версия не может быть

// переопределена

Данная конкретная форма зарезервирована для использования библиотекой и не может быть переопределена.

У функций operator delete()и operator delete[]()должен быть тип возвращаемого значения voidи первый параметр типа void*. Выполнение выражения deleteвызывает соответствующую функцию оператора и инициализирует ее параметр типа void*указателем на область памяти, подлежащую освобождению.

Когда функции operator delete()и operator delete[]()определяются как члены класса, у них может быть второй параметр типа size_t. Этот дополнительный параметр инициализируется размером (в байтах) объекта, заданного первым параметром. Параметр типа size_tиспользуется при удалении объектов, являющихся частью иерархии наследования. Если у базового класса есть виртуальный деструктор (см. раздел 15.7.1), то передаваемый функции operator delete()размер зависит от динамического типа объекта, на который указывает удаляемый указатель. Кроме того, выполняемая версия функции operator delete()также будет зависеть от динамического типа объекта.

Имена библиотечных функций operator new()и operator delete()могут ввести в заблуждение. В отличие от других функций операторов (таких как operator=), эти функции не перегружают операторы newи delete. Фактически переопределить поведение операторов newи deleteнельзя.

В процессе выполнения оператор newвызывает функцию operator new(), чтобы зарезервировать область памяти, в которой он затем создает объект. Оператор deleteудаляет объект, а затем вызывает функцию operator delete(), чтобы освободить использованную объектом память.

Если определяются собственные глобальные функции operator new()и operator delete(), они должны резервировать и освобождать память так или иначе. Даже если эти функции определяются для использования специализированной системы резервирования памяти, может иметь смысл (для проверки) иметь способность резервировать память тем же способом, что и обычная реализация.

В этом случае можно использовать функции malloc()и free(), унаследованные языком С++ от языка С. Они определяются в заголовке cstdlib.

Функция malloc()получает параметр типа size_t, задающий количество резервируемых байтов. Она возвращает указатель на зарезервированную область памяти или значение 0, если зарезервировать память не удалось. Функция free()получает параметр типа void*, являющийся копией указателя, возвращенного функцией malloc(), и возвращает занятую память операционной системе. Вызов free(0)не делает ничего.

Вот простейший код функций operator new()и operator delete():

void *operator new(size_t size) {

if (void *mem = malloc(size))

return mem;

else

throw bad_alloc();

}

void operator delete(void *mem) noexcept { free(mem); }

Для других версий функции operator new()и operator delete()код аналогичен.

Упражнение 19.1. Напишите собственную версию функции operator new(size_t), используя функцию malloc(), и версию функции operator delete(void*), используя функцию free().