Question

如何通过对齐方式调用new运算符？

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，为什么还要抱怨抱怨free（）/ delete / delete []不匹配？

Answer 1

存在非常基本的原则-空闲内存例程必须始终与分配例程匹配。如果我们使用不匹配分配和空闲，则运行时行为可以是任意的：所有行为都可以是随机的，运行时崩溃，内存泄漏或堆损坏。

如果我们使用操作符new的对齐版本分配内存

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运算符删除

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。让我们简单地测试

    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operator delete的对齐版本与不对齐版本始终不兼容？让我们思考一下-如何在某些值内存上分配 align ？我们最初总是分配一些内存块。供返回的 align 指针使用-我们需要将分配的内存指针调整为多次对齐。好。这可以通过分配比请求更多的内存并调整指针来实现。但是，现在的问题是，该块有多免费？通常，用户获得的指针不指向分配的内存的开头-如何从该用户指针跳回分配的块的开头？没有其他信息，这是不可能的。我们需要在用户返回指针之前将指针存储到实际分配的内存中。可能会在使用_aligned_malloc和_aligned_free

的对齐new和delete的代码典型实现中更明显

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);
}

当new和delete未对齐时，请使用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_aligned_malloc和_aligned_free的内部实现

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，_aligned_malloc分配size + sizeof(void*) + alignment - 1而不是呼叫者size请求。调整分配的指针以适合对齐方式，并在指针返回到调用者之前存储最初分配的内存。

和_aligned_free(pv)不是呼叫free(pv)，而是呼叫free(((void**)pv)[-1]);-总是另一个指针。因为_aligned_free(pv)的这种效果始终是另一个比较free(pv)。和operator delete(pv, al);总是与operator delete(pv);不兼容，如果说delete []通常与delete具有相同的效果，但是align vs not align的运行时间总是不同的。

如何正确调用对齐的新/删除？

1 个答案: