c++ - 绕过C++中的构造函数

Question

我正在尝试使用 C++ 通过 gcc-avr 进行 AVR 编程。主要问题是没有可用的 libc++，并且实现没有定义任何新的或删除的运算符。同样，也没有要包含的 header ，使用 placement new 不是一个选项。

当尝试分配一个新的动态对象时，我很想这样做:

Class* p = reinterpret_cast<Class*>(malloc(sizeof(Class)));
p->Init();

其中 Init() 手动初始化所​​有内部变量。但这安全甚至可能吗？

我读到 C++ 中的对象构造有些复杂，但没有 new 或 delete 如何初始化动态分配的对象？

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扩展上述问题。

使用标准 g++ 和 placement new 可以通过两种方式颠覆构造函数，假设 C++ 使用与 C 相同的直接内存分配方式(下面的代码示例)。

1. 使用 placement new 来初始化任何分配的内存。
2. 使用类方法直接初始化分配的内存。

当然，这只有在以下假设为真时才成立:

• 对象的内存布局在编译时是固定的。
• 内存分配只与类变量和观察者的正常 C 规则有关(按照声明的顺序分配到内存边界)。

如果上述成立，我可以不使用 malloc 分配内存并使用 reinterpret_cast 转换为正确的类并手动初始化它吗？当然，这既不可移植又有点骇人听闻，但我能看到的唯一其他方法是解决这个问题，根本不使用动态分配的内存。

例子:

Class A {
    int i;
    long l;
    public:
        A() : i(1), l(2) {}
        int get_i() { return i; }
        void set_i(int x) { i = x; }
        long get_l() { return l; }
        void set_l(long y) { l = y; }
};

Class B {
     /* Identical to Class A, except constructor. */
     public B() : i(3), l(4) {}
};

int main() {
     A* a = (A*) ::operator new(sizeof(A));
     B* b = (B*) ::operator new(sizeof(B));

     /* Allocating A using B's constructor. */
     a = (A*) new (a) B();

     cout << a->get_i() << endl; // prints 3
     cout << a->get_l() << endl; // prints 4

     /* Setting b directly without constructing */
     b->set_i(5);
     b->set_l(6);

     cout << b->get_i() << endl; // prints 5
     cout << b->get_l() << endl; // prints 6

Answer 1

如果您声称的 C++ 编译器不支持 operator new，您应该能够简单地提供您自己的，在类中或作为全局定义。这是一个简单的 an article discussing operator new , 稍作修改(在许多其他地方也可以找到相同的内容):

void* operator new(size_t sz) {
    void* mem = malloc(sz);
    if (mem)
        return mem;
    else
        throw std::bad_alloc();
}


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

关于 operator new 的更长时间的讨论，特别是对于类特定的定义，也可以找到 here .

从评论来看，似乎给出这样的定义，您的编译器就会很高兴地支持像这样的标准堆上对象创建:

auto a = std::make_shared<A>();
A *pa = new A{};

如您问题中的代码片段所示，使用 Init 方法的问题在于，要使其与继承一起正常工作可能会很痛苦，尤其是多重继承或虚拟继承，至少在对象构建过程中的某些东西可能会抛出。 C++ 语言有详尽的规则来确保在这种情况下构造函数会发生一些有用且可预测的事情；用普通函数复制它可能会很快变得棘手。