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C++箴言:使用相同形式的new和delete_a

2020-01-16 21:47:55来源:励志吧0次阅读

下面这段代码有什么问题?

std::string *stringArray = new std::string[100];

...

delete stringArray;

每件事看起来都很正常。也为 new 搭配了一个 delete。但是,仍然有某件事情彻底错了。程序的行为是未定义的。直到最后,stringArray 指向的 100 个 string 对象中的 99 个不太可能被完全销毁,因为它们的析构函数或许根本没有被调用。

当你使用了一个 new 表达式(也就是说,通过使用 new 动态创建一个对象),有两件事情会发生。首先,分配内存(通过一个被称为 operator new 的函数——参见 Item 49 和 51)。第二,一个或多个构造函数在这些内存上被调用。当你使用一个 delete 表达式(也就是说,使用 delete),有另外的两件事情会发生:一个或多个析构函数在这些内存上被调用,然后内存被回收(通过一个被称为 operator delete 的函数——参见 Item 51)。对于 delete 来说有一个大问题:在要被删除的内存中到底驻留有多少个对象?这个问题的答案将决定有多少个析构函数必须被调用。

事实上,问题很简单:将要被删除的指针是指向一个单一的对象还是一个对象的数组?这是一个关键的问题,因为单一对象的内存布局通常不同于数组的内存布局。详细地说,一个数组的内存布局通常包含数组的大小,这样可以使得 delete 更容易知道有多少个析构函数需要被调用。而一个单一对象的内存中缺乏这个信息。你可以认为不同的内存布局看起来如下图,那个 n 就是数组的大小:

这当然只是一个例子。编译器并不是必须这样实现,虽然很多是这样的。

当你对一个指针使用 delete,delete 知道是否有数组大小信息的唯一方法就是由你来告诉它。如果你在你使用的 delete 中加入了方括号,delete 就假设那个指针指向的是一个数组。否则,就假设指向一个单一的对象。

std::string *stringPtr1 = new std::string;

std::string *stringPtr2 = new std::string[100];

...

delete stringPtr1; // delete an object

delete [] stringPtr2; // delete an array of objects

如果你对 stringPtr1 使用了 [] 形式会发生什么呢?结果是未定义的,但不太可能是什么好事。假设如上图的布局,delete 将读入某些内存的内容并将其看作一个数组的大小,然后开始调用那么多析构函数,不仅全然不顾它在其上工作的内存不是数组,而且还可能忘掉了它正忙着析构的对象的类型。

如果你对 stringPtr2 没有使用 [] 形式会发生什么呢?也是未定义的,只不过你不会看到它会引起过多的析构函数被调用。此外,对于类似 int 的内建类型其结果也是未定义的(而且有时是有害的),即使这样的类型没有析构函数。

规则很简单。如果你在 new 表达式中使用了 [],你也必须在相应的 delete 表达式中使用 []。如果你在 new 表达式中没有使用 [],在匹配的 delete 表达式中也不要使用 []。

当你写的一个类中包含一个指向动态分配的内存的指针,而且提供了多个构造函数的时候,这条规则尤其重要,应镌刻脑海,因为那时你必须小心地在所有的构造函数中使用相同形式的 new 初始化那个指针成员。如果你不这样做,你怎么知道在你的析构函数中应该使用哪种形式的 delete 呢?

这个规则对于有 typedef 倾向的人也很值得注目,因为这意味着一个 typedef 的作者必须在文档中记录:当用 new 生成一个 typedef 类型的对象时,应该使用哪种形式的 delete。例如,考虑这个 typedef:

typedef std::string AddressLines[4]; // a person’s address has 4 lines,

// each of which is a string

因为 AddressLines 是一个数组,这里使用 new,

std::string *pal = new AddressLines; // note that "new AddressLines"

// returns a string*, just like

// "new string[4]" would

必须用 delete 的数组形式进行匹配:

delete pal; // undefined!

delete [] pal; // fine

为了避免这种混淆,要克制对数组类型使用 typedef。那很简单,因为标准 C++ 库(参见 Item 54)包含 string 和 vector,而且那些模板将对动态分配数组的需要减少到几乎为零。例如,这里,AddressLines 可以被定义为一个 string 的 vector,也就是说,类型为 vector<string>。

Things to Remember

·如果你在 new 表达式中使用了 [],你必须在对应的 delete 表达式中使用 []。如果你在 new 表达式中没有使用 [],你也不必在对应的 delete 表达式中不使用 []。

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