c++ - 是否可以完全禁用默认的 C++ new 运算符？

Question

因为我们的应用程序有硬性能和内存限制，我们的编码标准禁止使用默认堆——即没有malloc，没有默认new。每个内存分配都必须选择几个特定分配器之一；像

// declared globally
void* operator new( size_t size, CustomAllocHeap* heap, const char* perpetrator_name )
{
  return heap->Allocate( size, perpetrator_name );
} 
// imagine a bunch of CustomAllocHeap's declared globally or statically, thus

Vector* v = new( gPhysicsHeap, __FUNCTION__ ) Vector( 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f );
// or in a class
Thingy* p = new( this->LocalArenaHeap, __FUNCTION__ ) Thingy();

尽管我们的代码对此保持了良好的纪律，但一些标准 C++ 组件(容器、std::function)会暗中调用默认的 new 堆，这是非常糟糕的。

最好以某种方式完全禁用默认的 new，这样任何隐式导致默认分配的代码行都会立即引发编译器错误。这会让我们立即注意到这些事情。

我们显然可以让 new 抛出运行时错误ie

void* operator new ( size_t ) { __debugbreak(); return NULL; }  

但最好在编译时得到警告。这可能吗？

我们的应用是为固定平台构建的(x64 和 Visual Studio)；可移植性无关紧要。

Answer 1

您可以实现默认的 new 来调用未实现的函数。然后，在链接时，您将收到一个错误给裸 new 调用的用户:

#include <stdexcept>
inline void * operator new (std::size_t) throw(std::bad_alloc) {
    extern void *bare_new_erroneously_called();
    return bare_new_erroneously_called();
}

当我在 IDEONE 上测试它时，我收到了这个错误:

/home/geXgjE/ccrEKfzG.o: In function `main':
prog.cpp:(.text.startup+0xa): undefined reference to `bare_new_erroneously_called()'
collect2: error: ld returned 1 exit status

在我的测试中，使用 g++，如果程序中没有对裸 new 的引用，则不会出现链接错误。这是因为 g++ 不会为未使用的 inline 函数发出代码。

我的系统上没有安装 Visual Studio，因此以下信息仅基于我找到的一些文档。为了让内联的 new 操作符随处可见，您应该将其定义放在头文件中，然后使用 /FI detect_bare_new.h编译器中的选项。^* 根据 this answer ，Visual Studio 不会为未使用的 inline 函数(如 g++)生成代码。但是，您应该检查是否需要为该行为启用优化级别。

_{* g++ has a similar compiler option: -include detect_bare_new.h.}

这假设您打算将自己的分配器传递给标准 C++ 库中的 C++ 模板和类。如果您不这样做，那么调用默认分配器(将调用 new)的标准头文件中的内联代码也将触发链接错误。如果您希望允许标准 C++ 库使用默认的 new，那么使其工作的一种简单方法(以更长的编译时间为代价)是添加您打算添加的所有标准 C++ 头文件包含在 detect_bare_new.h 文件的顶部。

您声明解决方案的可移植性对您来说并不重要。但为了完整起见，我应该强调 Ben Voigt 正确指出的问题:C++ 标准不保证不为未使用的 inline 函数生成代码的行为。因此，即使不使用该功能，也可能会出现链接错误。但是，如果代码除了在 stub new 实现中之外没有对未实现函数的其他引用，则错误将在 new 定义本身中。例如，g++ 可能会生成如下错误:

/home/QixX3R/cczri4AW.o: In function `operator new(unsigned int)':
prog.cpp:(.text+0x1): undefined reference to `bare_new_erroneously_called()'
collect2: error: ld returned 1 exit status

如果您的系统是为未使用的 inline 函数生成代码的系统，您可能仍有一种解决方法。如果链接器将报告对未定义函数的所有错误引用，则解决方法将起作用。在这种情况下，如果观察到的唯一链接错误是由于 new 运算符本身的定义造成的，则不会对裸 new 进行意外调用。在验证代码只有那个错误之后，您可以更改链接行以包含一个对象或库，该对象或库具有 bare_new_erroneously_called() 的适当定义，会引发运行时异常。