c++ - 分配内存然后释放是否构成 C++ 程序中的副作用？

Question

灵感来自 this question关于编译器是否可以优化对函数的调用而没有副作用。假设我有以下代码:

delete[] new char[10];

它没有任何用处。但它有副作用吗？堆分配后立即释放是否被视为副作用？

Answer 1

这取决于实现。分配和释放内存不是“可观察的行为”，除非实现决定它是可观察的行为。

实际上，您的实现可能链接到某种 C++ 运行时库，并且当您的 TU 被编译时，编译器被迫识别对该库的调用可能会产生可观察到的效果。据我所知，这不是标准规定的，这只是正常工作的方式。如果优化器能够以某种方式确定某些调用或调用组合实际上不会影响可观察的行为，那么它可以删除它们，所以我相信发现示例代码并将其删除的特殊情况会符合要求。

另外，我不记得用户定义的全局 new[] 和 delete[] 是如何工作的 [我被提醒了]。由于代码可能会在稍后链接到此 TU 的另一个用户定义的 TU 中调用这些事物的定义，因此无法在编译时优化这些调用。如果发现运算符不是用户定义的(尽管有关运行时库的东西适用)，或者是用户定义的但没有副作用(一旦它们对是内联的 - 这在一个合理的实现中似乎非常不合理，实际上[*])。

我很确定不允许您依赖 new[] 的异常来“证明”您是否内存不足。换句话说，仅仅因为 new char[10] 这次没有抛出，并不意味着在你释放内存并重试后它不会抛出。并且仅仅因为它上次抛出并且你没有释放任何东西，并不意味着它这次会抛出。所以我看不出有什么理由不能消除这两个调用 - 没有标准保证 new char[10] 会抛出的情况，所以不需要实现以查明它是否会。如您所知，系统上的其他一些进程在调用 new[] 之前释放了 10 个字节，并在调用 delete[] 之后分配了它。

[*]

也许不是。如果 new 不检查空间，可能依赖保护页，而只是增加一个指针，而 delete 通常什么都不做(依赖进程退出来释放内存)，但在释放的 block 是分配的最后一个 block 的特殊情况下，它会递减指针，您的代码可能相当于:

// new[]
global_last_allocation = global_next_allocation;
global_next_allocation += 10 + sizeof(size_t);
char *tmp = global_last_allocation;
*((size_t *)tmp) = 10; // code to handle alignment requirements is omitted
tmp += sizeof(size_t);

// delete[]
tmp -= sizeof(size_t);
if (tmp == global_last_allocation) {
    global_next_allocation -= 10 + *((size_t*)tmp);
}

假设没有什么是易失的，几乎可以全部删除，只留下 global_last_allocation = global_next_allocation;。您也可以通过将 last 的先前值与大小一起存储在 block 头中，并在最后一次分配被释放时恢复该先前值来摆脱这种情况。这是一个非常极端的内存分配器实现，但是，您需要有一个单线程程序，并且有一个速度恶魔程序员，他确信该程序不会搅动超过一开始可用的内存。