Question

最近我在ideone.com（gcc-4.3.4）上运行了以下代码

#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <new>

using namespace std;

void* operator new( size_t size ) throw(std::bad_alloc)
{
     void* ptr = malloc( 2 * 1024 * 1024 * 1024);
     printf( "%p\n", ptr );
     return ptr;
}

void operator delete( void* ptr )
{
    free( ptr );
}

int main()
{
    char* ptr = new char;
    if( ptr == 0 ) {
        printf( "unreachable\n" );
    }
    delete ptr;
}

得到了这个输出：

(nil)
unreachable

虽然new永远不会返回空指针，因此调用者可以依赖它，编译器可能已经消除了ptr == 0检查并将相关代码视为无法访问。

为什么编译器不会删除该代码？它只是一个错过的优化还是有其他原因？

Answer 1

我认为这很简单，你有两个根本不同的东西混淆不清：

malloc（）可以返回任何内容，尤其是零。
标准要求全局C ++分配函数void * operator new(size_t) throw(std::bad_alloc)返回指向所需存储量的指针（+适当对齐），否则通过异常退出。
< / LI>
如果您想要替换全局分配功能，则您的责任提供符合标准规则的替代品。最简单的版本如下：
```
void * operator new(size_t n) throw(std::bad_alloc) {
  void * const p = std::malloc(n);
  if (p == NULL) throw std::bad_alloc();
  return p;
}
```
任何严肃的实现实际上都应该包含一个循环来调用已注册的new-handler直到分配成功，并且只有在没有新的处理程序时才抛出。

你写的程序很简单。

Digression：为什么这个new定义了这种方式？当您说T * p = ::new T();时，请考虑标准分配顺序。它相当于：
```
void * addr = ::operator new(sizeof(T));  // allocation
T * p = ::new (addr) T();                 // construction
```
如果第二行抛出（即构造失败），则使用相应的释放函数释放存储器。但是，如果第一次调用失败，那么执行必须永远不会到达第二行！实现这一目标的唯一方法是通过异常退出。（分配函数的无抛出版本仅供手动使用，其中用户代码可以在继续构造之前检查分配器的结果。）

Answer 2

C ++ 11在这个问题上很清楚：

void* operator new(std::size_t size);：... 3必需行为：将非空指针返回到适当对齐的存储（3.7.4），否则抛出bad_alloc异常。 此要求与此功能的替换版本绑定。

您点击未定义的行为。

[编辑] 现在，为什么会妨碍优化呢？编译器供应商倾向于花时间梦想对常用的代码模式进行优化。对于他们来说，优化更快的未定义行为通常没什么好处。（某些UB可能在该特定编译器上定义良好，仍然可以进行优化，但上面的示例可能不会。）

Answer 3

我认为你期待的优化器太多了。当优化器获得此代码时，它认为new char只是另一个函数调用，其返回值存储在堆栈中。所以它没有看到if条件值得特别对待。

这可能是因为您覆盖了operator new这一事实，并且超出了优化工具的薪资等级而看到了那里，看到您调用了malloc，可以返回NULL，以及确定此重写版本不会返回NULL。 malloc看起来像Just Another Function Call。谁知道？您也可以链接自己的版本。

还有一些被覆盖的运算符更改其在C ++中的行为的其他示例：operator &&，operator ||和operator ,。当不被覆盖时，每个都有一个特殊的行为，但在被覆盖时表现得像标准运算符。例如，如果左侧评估为operator &&，则false 甚至根本不会计算其右侧。但是，如果被覆盖，则operator &&的双方在传递给operator &&之前计算;短路功能完全消失。（这样做是为了支持使用运算符重载来定义C ++中的迷你语言;有关此示例，请参阅Boost Spirit库。）

Answer 4

编译器为什么要这样做？

使用new的不透明实现，无法知道实现是否正确。你的是非标准的，所以你很幸运，它毕竟检查过。

Answer 5

有多个operator new;见here。并且您没有宣布您的那个可能性抛出异常。所以编译器不应该推断它永远不会返回空指针。

我不太了解最新的C ++ 11标准，但我想它只是标准定义的operator new（一个抛出异常），它应该返回一个非零指针，没有任何用户定义的。

在当前的GCC主干中，文件libstdc++-v3/libsupc++/new似乎没有任何特定的属性告诉GCC nil永远不会返回...即使我相信它是未定义的行为，因为抛出新的nil

Answer 6

虽然new应该永远不会返回空指针

它不应该在正常操作中。但是，当有人插入记忆，或者它只是死亡，或者它刚刚满了时，一个疯狂的情况呢？

为什么编译器不会删除该代码？这只是一个错过了优化还是有其他原因吗？

因为新的可能会失败。如果你使用no-throw版本，它可以返回NULL（或c ++ 11中的nulptr）。

Answer 7

我检查了使用g ++ -O3 -S生成的程序集，标准new，gcc（4.4.5）不会删除if(ptr == 0)。似乎gcc没有编译器标志或函数属性来优化NULL检查。

所以看来gcc目前不支持这种优化。

为什么C ++编译器不会消除new返回的指针的空检查？

7 个答案: