Скотт Майерс - Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ

void *Base::operator new(std::size_t) throw(std::bad_alloc)

{

if(size != sizeof(Base)) // если size «неправильный»

return ::operator new(size); // вызвать стандартный оператор new

// для обработки запроса

... // в противном случае обработать запрос

// здесь

}

Я слышу возгласы: «Подождите! Вы забыли проверить патологический случай с нулевым размером!» На самом деле нет. Проверка присутствует, просто она является частью сравнения с sizeof(Base). C++ иногда предъявляется странные требования, например все автономные объекты должны иметь ненулевой размер (см. правило 39). По определению, sizeof(Base) никогда не может вернуть нуль, поэтому если size равно нулю, то запрос будет переадесован::operator new, и обязанность правильно обработать запрос возлагается на него.

Если вы хотите управлять распределением памяти для массивов на уровне класса, то нужно будет реализовать оператор new[] – специально для массивов. (Эта функция обычно называется «new для массивов», потому что трудно представить, как надо произносить «operator new[]»). Если вы решите написать operator new[], то помните, что она должна лишь выделить блок неформатированной памяти. Вы не можете ничего делать с еще не существующими объектами в этом массиве. Фактически вы даже не можете определить, сколько объектов будет в этом массиве. Во-первых, вы не знаете размер объекта. А ведь из-за наследования может быть вызван оператор new[] базового класса для выделения памяти под массив объектов производного класса, которые обычно больше объектов базового класса. Поэтому вы не можете предполагать внутри Base::operator new[], что размер каждого объекта равен sizeof(Base), а значит, нельзя предполагать, что общее количество объектов в массиве будет равно (запрошенное число байmов)/sizeof(Base). Во-вторых, параметр size_t, переданный оператору new[], может соответствовать большему объему памяти, чем займут сами объекты, потому что, как объясняется в правиле 16, в динамически выделенных массивах может резервироваться место для хранения числа элементов массива.

Это все соглашения, которым вы должны следовать при написании оператора new[]. Что касается оператора delete, то с ним все проще. Почти все, что вам нужно знать, – это то, что C++ гарантирует безопасность освобождения памяти по нулевому адресу, поэтому и вы должны предоставить такую гарантию. Вот псевдокод для оператора delete, не являющегося членом класса:

void operator delete(void *rawMemory) throw()

{

if(rawMemory == 0) return; // ничего не делать, если передан нулевой

// указатель

освободить память, на которую указывает rawMemory

;

}

Версия этой функции, являющаяся членом класса, также проста, за исключением того, что нужно проверить размер того, что вы собираетесь освобождать. Предполагая, что оператор new, определенный в классе, передает запрос на выделение «неправильного» количества байтов глобальному::operator new, вы также должны передать информацию о «неверном» размере функции::operator delete:

class Base { // то же, что и раньше, но добавлено

public: // объявление operator delete

static void *operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc);

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

...

};

void Base::operator delete(void *rawMemory, std::size_t size) throw()

{

if(rawMemory == 0) return; // проверка на нулевой указатель

if(size != sizeof(Base)) { // если размер «неверный»,

::operator delete(rawMemory); // вызвать стандартный оператор

return; // delete для обработки запроса

}

освободить память, на которую указывает rawMemory

;

return;

}

Интересно, что значение типа size_t, которое C++ передает оператору delete, может быть неправильным, если удаляется объект, производный от класса, в котором нет виртуального деструктора. Одного этого уже достаточно, чтобы требовать от базового класса наличия виртуального деструктора, но в правиле 7 описана и другая, более существенная причина. Пока просто отметьте, что если вы опустили виртуальный деструктор в базовом классе, то функция operator delete может работать неправильно.

• Оператор new должен содержать бесконечный цикл, который пытается выделить память, должен вызывать функцию-обработчик new, если не удается удовлетворить запрос на выделение памяти, и должен обрабатывать запрос на выделение нуля байтов. Версии оператора new уровня класса должны обрабатывать запросы на выделение блоков большего размера, чем ожидается.

• Оператор delete не должен ничего делать при передаче ему нулевого указателя. Версии оператора delete уровня класса должны обрабатывать запросы на освобождение блоков, которые больше, чем ожидается.

Операторы new и delete с размещением встречаются в C++ не слишком часто, поэтому в том, что вы с ними не знакомы, нет ничего страшного. Вспомните (правила 16 и 17), что когда вы пишете такое выражение new:

Widget *pw = new Widget;

то вызываются две функции: оператор new, чтобы выделить память, и конструктор Widget по умолчанию.

Предположим, что первый вызов завершился успешно, а второй возбудил исключение. В этом случае необходимо отменить выделение памяти, выполненное на шаге 1. В противном случае мы получим утечку памяти. Пользовательский код не может освободить память, потому что конструктор Widget возбудил исключение и pw ничего так и не было присвоено. Следовательно, пользователь так и не получил указатель на память, которая должна быть освобождена. Поэтому ответственность за отмену шага 1 возлагается на систему времени исполнения C++.

Исполняющая система рада бы вызвать оператор delete, соответствующий использованному на шаге 1 оператору new, но сделать это может лишь тогда, когда знает, какой именно вариант оператора delete – а их много – нужно вызвать. Это не проблема, если вы пользуетесь формами new и delete с обычными сигнатурами, потому что обычный оператор new:

void *operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc);

соответствует обычному оператору delete:

void operator delete(void *rawMemory) throw(); // обычная сигнатура

// в глобальной области

// видимости

void operator delete(void *rawMemory, // наиболее распространенная

std::size_t size) throw(); // сигнатура в области

// видимости класса