[翻译] Effective C++, 3rd Edition, Item 16: 成对使用的 new 和 delete 要使用相同的形式

Item 16: 成对使用的 new 和 delete 要使用相同的形式

发布：http://blog.youkuaiyun.com/fatalerror99/

下面这段代码有什么问题？

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

每一样东西看起来都很正常。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。至少，stringArray 指向的 100 个 string objects 中的 99 个不太可能被完全销毁，因为它们的 destructors（析构函数）或许根本没有被调用。

当你使用了一个 new expression（new 表达式）（也就是说，通过使用 new 动态创建一个 object），有两件事情会发生。首先，内存被分配（通过一个名为 operator new 的函数——参见 Items 49 和 51）。第二，为这些内存调用一个或多个 constructors（构造函数）。当你使用一个 delete expression（delete 表达式）（也就是说，使用 delete），有另外的两件事情会发生：为这些内存调用一个或多个 destructors（析构函数），然后内存被回收（通过一个名为 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 objects？这个问题的答案将决定有多少个 destructors（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 single object（单一对象）还是一个 array of objects（对象的数组）？这是一个关键的问题，因为 single object（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 destructors（析构函数）要被调用。而一个 single object（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 知道数组大小信息是否存在的唯一方法就是由你来告诉它。如果你在你的 delete 使用中加入了方括号，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 single object（单一对象）。

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是一个数组的大小，然后开始调用那么多 destructors（析构函数），全然不顾它在其上工作的内存不仅不是数组，而且还可能根本没有持有它能够析构的类型的 objects（对象）。

如果你对 stringPtr2 没有使用 "[]" 形式会发生什么呢？也是未定义的，只不过你会看到它会引起过少的 destructors（析构函数）被调用。此外，对于类似 ints 的 built-in types（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 destructors（析构函数）。

规则很简单：如果你在一个 new 表达式中使用了 []，你也必须在相应的 delete 表达式中使用 []。如果你在一个 new 表达式中没有使用 []，在匹配的 delete 表达式中就不要使用 []。

当你写的一个 class 中包含一个指向 dynamically allocated memory（动态分配内存）的指针，而且还提供了多个 constructors（构造函数）的时候，把这条规则牢记于心就显得尤其重要，因为那时你必须小心地在所有的 constructors（构造函数）中使用 new 的 same form（同一种形式）初始化那个指针成员。如果你不这样做，你怎么知道在你的 destructor（析构函数）中使用 delete 的哪种形式呢？

这个规则对于有 typedef-inclined（typedef 爱好）的人也很值得注意，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 typedef 类型的 objects（对象）时，应该使用 delete 的哪种形式。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 array（数组），这里对 new 的使用，

std::string *pal = new AddressLines;   // note that "new AddressLines"
                                       // returns a string*, just like
                                       // "new string[4]" would

必须被 delete 的 array（数组）形式匹配：

delete pal; // undefined!

delete [] pal; // fine

为了避免这种混淆，要避免对 array types（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 templates（模板）将对 dynamically allocated arrays（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 strings 的 vector，也就是说，类型为 vector<string>。

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