Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация

 static void* operator new(std::size_t);
 static void* operator new(std::size_t, CustomAllocator&);
 static void operator delete(void*, std::size_t);
};

Вы вводите простой протокол для выделения и освобождения памяти.

• Вызывающий код может выделять объекты типа T либо при помощи распределителя по умолчанию (используя вызов new T), либо при помощи пользовательского распределителя (вызов new(allос) T, где allос — объект типа CustomAllocator).

• Единственный оператор delete, который может быть использован вызывающим кодом — оператор по умолчанию operator delete(size_t), так что, конечно, вы должны реализовать его так, чтобы он корректно освобождал память, выделенную любым способом.

Пока все в порядке.

Однако компилятор может скрыто вызвать другую перегрузку оператора delete, а именно T::operator delete(size_t, CustomAllocator&). Это связано с тем, что инструкция

T* р = new(alloc) T;

на самом деле разворачивается в нечто наподобие

// Сгенерированный компилятором код для
// инструкции T* p = new(alloc)T;
//
void* __compilerTemp = T::operator new(sizeof(T), alloc);
T* p;
try {
 p = new (__compilerTemp) T; // Создание объекта T по
 // адресу __compilerTemp
} catch(...) { // Сбой в конструкторе...
 T::operator delete(__compilerTemp, sizeof(T), alloc);
 throw;
}

Итак, компилятор автоматически вставляет код вызова соответствующего оператора T::operator delete для перегруженного оператора T::operator new, что совершенно логично, если выделение памяти прошло успешно, но произошел сбой в конструкторе. "Соответствующая" сигнатура оператора delete имеет вид void operator delete(void*, параметры_оператора_new).

Теперь перейдем к самому интересному. Стандарт С++ ([C++03] §5.3.4(17)) гласит, что приведенный выше код будет генерироваться тогда и только тогда, когда реально существует соответствующая перегрузка оператора delete. В противном случае код вообще не будет вызывать никакого оператора delete при сбое в конструкторе. Другими словами, при сбоях в конструкторе мы получим утечку памяти. Из шести проверенных нами распространенных компиляторов только два выводили предупреждение в такой ситуации. Вот почему каждый перегруженный оператор void* operator new(parms) должен сопровождаться соответствующей перегрузкой void operator delete(void*, parms).

Исключения

Размещающий оператор new

void* T::operator new(size_t, void* p) { return p; }

не требует наличия соответствующего оператора delete, поскольку реального выделения памяти при этом не происходит. Все протестированные нами компиляторы не выдавали никаких предупреждений по поводу отсутствия оператора void T::operator delete(void*, size_t, void*).

Ссылки

[C++03] §5.3.4 • [Stroustrup00] §6.2.6.2, §15.6 • [Sutter00] §36

46. При наличии пользовательского new следует предоставлять все стандартные типы этого оператора

Резюме

Если класс определяет любую перегрузку оператора new, он должен перегрузить все три стандартных типа этого оператора — обычный new, размещающий и не генерирующий исключений. Если этого не сделать, то эти операторы окажутся скрытыми и недоступными пользователям вашего класса.

Обсуждение

Обычно пользовательские операторы new и delete нужны очень редко, но если они все же оказываются необходимы, то вряд ли вы захотите, чтобы они скрывали встроенные сигнатуры.

В С++, после того как вы определите имя в области видимости (например, в области видимости класса), все такие же имена в охватывающих областях видимости окажутся скрыты (например, в базовых классах или охватывающих пространствах имен), так что перегрузка никогда не работает через границы областей видимости. Когда речь идет об имени оператора new, необходимо быть особенно осторожным и внимательным, чтобы не усложнять жизнь себе и пользователям вашего класса.

Пусть вы определили следующий оператор new, специфичный для класса:

class С {
 // ...

 // Скрывает три стандартных вида оператора new
 static void* operator new(size_t, MemoryPool&);
};

Теперь, если кто-то попытается написать выражение с обычным стандартным new С, компилятор сообщит о том, что он не в состоянии найти обычный старый оператор new. Объявление перегрузки C::operator new с параметром типа MemoryPool скрывает все остальные перегрузки, включая знакомые встроенные глобальные версии, которые все мы знаем и любим:

void* operator new(std::size_t); // Обычный
void* operator new(std::size_t,
 std::nothrow_t) throw; // He генерирующий исключений
void* operator new(std::size_t,
 void*); // Размещающий

В качестве другого варианта событий предположим, что ваш класс предоставляет некоторую специфичную для данного класса версию оператора new — одну из трех. В таком случае это объявление также скроет остальные две версии:

class С {
 // ...
 // Скрывает две другие стандартные версии оператора new
 static void* operator new(size_t, void*);
};

Предпочтительно, чтобы у класса С в его область видимости были явно внесены все три стандартные версии оператора new. Обычно все они должны иметь одну и ту же видимость. (Видимость для отдельных версий может быть сделана закрытой, если вы хотите явно запретить один из вариантов оператора new, однако цель данной рекомендации — напомнить, чтобы вы не скрыли эти версии непреднамеренно.)