c++ - 如何正确调用对齐的新/删除?
问题描述
如何调用new
对齐的操作员?
auto foo = new(std::align_val_t(32)) Foo; //?
然后,如何正确删除它?
delete(std::align_val_t(32), foo); //?
如果这是使用这些重载的正确形式,为什么 valgring 抱怨 free()/delete/delete[] 不匹配?
解决方案
存在非常基本的原则——内存空闲例程总是必须匹配分配例程。如果我们使用不匹配分配和自由运行时行为可以是任何:所有都可以是随机的,或者由于运行时崩溃,或者内存泄漏,或者堆损坏。
如果我们使用对齐版本的 operator new 分配内存
void* operator new ( std::size_t count, std::align_val_t al);
我们必须使用相应的对齐版本的 operator delete
void operator delete ( void* ptr, std::align_val_t al );
在这里调用void operator delete ( void* ptr );
总是会导致运行时错误。让我们简单测试一下
std::align_val_t al = (std::align_val_t)256;
if (void* pv = operator new(8, al))
{
operator delete(pv, al);
//operator delete(pv); this line crash, or silently corrupt heap
}
为什么对齐和不对齐的版本operator delete
总是不兼容?让我们想一想-如何在某些值内存上分配对齐?我们最初总是分配一些内存块。为使用返回对齐指针 - 我们需要调整分配的内存指针为多重对齐。好的。这可以通过分配比请求更多的内存并调整指针来实现。但现在的问题 - 这个块如何免费?一般来说,用户得到的指针不指向分配内存的开头——如何从这个用户指针跳回到分配块的开头?没有其他信息,这是不可能的。在用户返回指针之前,我们需要存储指向实际分配内存的指针。可能这在对齐new
和delete
使用的代码典型实现中会更明显_aligned_malloc
和_aligned_free
void* operator new(size_t size, std::align_val_t al)
{
return _aligned_malloc(size, static_cast<size_t>(al));
}
void operator delete (void * p, std::align_val_t al)
{
_aligned_free(p);
}
未对齐new
时delete
使用malloc
和free
void* operator new(size_t size)
{
return malloc(size);
}
void operator delete (void * p)
{
free(p);
}
现在让我们寻找和的内部_aligned_malloc
实现_aligned_free
void* __cdecl _aligned_malloc(size_t size, size_t alignment)
{
if (!alignment || ((alignment - 1) & alignment))
{
// alignment is not a power of 2 or is zero
return 0;
}
union {
void* pv;
void** ppv;
uintptr_t up;
};
if (void* buf = malloc(size + sizeof(void*) + --alignment))
{
pv = buf;
up = (up + sizeof(void*) + alignment) & ~alignment;
ppv[-1] = buf;
return pv;
}
return 0;
}
void __cdecl _aligned_free(void * pv)
{
if (pv)
{
free(((void**)pv)[-1]);
}
}
一般来说,调用者要求的是_aligned_malloc
allocate 。调整分配的指针以适应对齐,并在指针返回给调用者之前存储最初分配的内存。size + sizeof(void*) + alignment - 1
size
并_aligned_free(pv)
调用 not free(pv)
but free(((void**)pv)[-1]);
-总是另一个指针。因为这种效果_aligned_free(pv)
总是另一种比较free(pv)
。并且operator delete(pv, al);
总是不兼容operator delete(pv);
如果说delete []
通常具有相同的效果,delete
但对齐与不对齐总是运行时间不同。
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