new和delete導致的記憶體分配問題詳解

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new和delete導致的記憶體分配問題詳解

在嵌入式系統中使用C++的一個一般問題是記憶體分配，即對new 和 delete 操作符的失控。

　　具有諷刺意味的是，問題的根源卻是C++對記憶體的管理非常的容易而且安全。具體地說，當一個對像被消除時，它的析構函數能夠安全的解壓縮所分配的記憶體。這當然是個好事情，但是這種使用的簡單性使得程序員們過度使用new 和 delete，而不注意在嵌入式C++環境中的因果關係。並且，在嵌入式系統中，由於記憶體的限制，頻繁的動態分配不定大小的記憶體會引起很大的問題以及堆破碎的風險。

　　作為忠告，保守的使用記憶體分配是嵌入式環境中的第一原則。

　　但當你必須要使用new 和delete時，你不得不控制C++中的記憶體分配。你需要用一個全局的new 和delete來替代系統的記憶體分配符，並且一個類一個類的重載new 和delete。

　　一個防止堆破碎的通用方法是從不同固定大小的記憶體持中分配不同檔案類型的對象。對每個類重載new 和delete就提供了這樣的控制。

　　重載全局的new 和delete 操作符

　　可以很容易地重載new 和 delete 操作符，如下所顯示:

void * operator new(size_t size)
{
　void *p = malloc(size);
　return (p);
}
void operator delete(void *p);
{
　free(p);
}

　　這段程式碼可以替代預設的操作符來滿足記憶體分配的請求。出於解釋C++的目的，我們也可以直接使用malloc() 和free()。

　　也可以對單個類的new 和 delete 操作符重載。這是你能靈活的控制對象的記憶體分配。

class TestClass {
　public:
　　void * operator new(size_t size);
　　void operator delete(void *p);
　　// .. other members here ...
};

void *TestClass:perator new(size_t size)
{
　void *p = malloc(size); // Replace this with alternative allocator
　return (p);
}
void TestClass:perator delete(void *p)
{
　free(p); // Replace this with alternative de-allocator
}

　　所有TestClass 對象的記憶體分配都採用這段程式碼。更進一步，任何從TestClass 繼承的類也都採用這一方式，除非它自己也重載了new 和 delete 操作符。通過重載new 和 delete 操作符的方法，你可以自由地採用不同的分配原則，從不同的記憶體池中分配不同的類對象。

　　為單個的類重載 new[ ] 和 delete[ ] 必須小心對像陣列的分配。你可能希望使用到被你重載過的new 和 delete 操作符，但並不如此。記憶體的請求被轉發IP到全局的new[ ]和delete[ ] 操作符，而這些記憶體來自於系統堆。

　　C++將對像陣列的記憶體分配作為一個單獨的操作，而不同於單個對象的記憶體分配。為了改變這種方式，你同樣需要重載new[ ] 和 delete[ ]操作符。

class TestClass {
　public:
　　void * operator new[ ](size_t size);
　　void operator delete[ ](void *p);
　　// .. other members here ..
};
void *TestClass:perator new[ ](size_t size)
{
　void *p = malloc(size);
　return (p);
}
void TestClass:perator delete[ ](void *p)
{
　free(p);
}
int main(void)
{
　TestClass *p = new TestClass[10];

　// ... etc ...

　delete[ ] p;
}

　　但是注意：對於多數C++的實現，new[]操作符中的個數參數是陣列的大小加上額外的儲存於對像數目的一些字元。在你的記憶體分裝電腦制重要考慮的這一點。你應該盡量避免分配對像陣列，從而使你的記憶體分配原則簡單。