C++ 工程实践(2)：不要重载全局 ::operator new()

陈硕 (giantchen_AT_gmail)

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本文只考虑 Linux x86 平台，服务端开发（不考虑 Windows 的跨 DLL 内存分配释放问题）。本文假定读者知道 ::operator new() 和 ::operator delete() 是干什么的，与通常用的 new/delete 表达式有和区别和联系，这方面的知识可参考侯捷先生的文章《池内春秋》[1] ，或者这篇文章 。

C++ 的内存管理是个老生常谈的话题，我在《当析构函数遇到多线程 》第 7 节“插曲：系统地避免各种指针错误”中简单回顾了一些常见的问题以及在现代 C++ 中的解决办法。基本上，按现代 C++ 的手法（RAII）来管理内存，你很难遇到什么内存方面的错误。“没有错误”是基本要求，不代表“足够好”。我们常常会设法优化性能，如果 profiling 表明 hot spot 在内存分配和释放上，重载全局的 ::operator new() 和 ::operator delete() 似乎是一个一劳永逸好办法（以下简写为“重载 ::operator new()”），本文试图说明这个办法往往行不通。

内存管理的基本要求

如果只考虑分配和释放，内存管理基本要求是“不重不漏”：既不重复 delete，也不漏掉 delete。也就说我们常说的 new/delete 要配对，“配对”不仅是个数相等，还隐含了 new 和 delete 的调用本身要匹配，不要“东家借的东西西家还”。例如：

• 用系统默认的 malloc() 分配的内存要交给系统默认的 free() 去释放；
• 用系统默认的 new 表达式创建的对象要交给系统默认的 delete 表达式去析构并释放；
• 用系统默认的 new[] 表达式创建的对象要交给系统默认的 delete[] 表达式去析构并释放；
• 用系统默认的 ::operator new() 分配的的内存要交给系统默认的 ::operator delete() 去释放；
• 用 placement new 创建的对象要用 placement delete （为了表述方便，姑且这么说吧）去析构（其实就是直接调用析构函数）；
• 从某个内存池 A 分配的内存要还给这个内存池。
• 如果定制 new/delete，那么要按规矩来。见 Effective C++ 相关条款。

做到以上这些不难，是每个 C++ 开发人员的基本功。不过，如果你想重载全局的 ::operator new()，事情就麻烦了。

重载 ::operator new() 的理由

Effective C++ 第三版第 50 条列举了定制 new/delete 的几点理由：

• 检测代码中的内存错误
• 优化性能
• 获得内存使用的统计数据

这些都是正当的需求，文末我们将会看到，不重载 ::operator new() 也能达到同样的目的。

::operator new() 的两种重载方式

1. 不改变其签名，无缝直接替换系统原有的版本，例如：

#include