new操作符内部原理（一）

写了这样一段代码，我们来做分析：

#include <iostream>

int main( void )
{
int* ptr = new int[ 5 ];
for ( int i = 0; i < 5; i++ )
{
ptr[ i ] = i + 1;
std::cout << ptr[ i ] << std::endl;
}
}

我们new了5个数据的int类型空间，我们然后来看内存里面的分布：

我这里已经提前标记好了各个部分。通常我们在查看内存的时候，通过指针所指向的地址来看内存里面的分配。 此时我们通常看的是上图绿色部分的数据。当然我们指针所指向的内存也是：0x003831b0。

但是我们多测试几次会发现数据区前后怎么都有4个字节的数据存放的是：0xfdfdfdfd， 于是我们便产生联想，难道这是new内部这样固定实现的？为了追究其根本，我们便单步跟踪到了new的内部，结果欣然发现它使用了这个结构体：

#define nNoMansLandSize 4

typedef struct _CrtMemBlockHeader
{
struct _CrtMemBlockHeader * pBlockHeaderNext;
struct _CrtMemBlockHeader * pBlockHeaderPrev;
char * szFileName;
int nLine;
#ifdef _WIN64
/* These items are reversed on Win64 to eliminate gaps in the struct
* and ensure that sizeof(struct)%16 == 0, so 16-byte alignment is
* maintained in the debug heap.
*/
int nBlockUse;
size_t nDataSize;
#else /* _WIN64 */
size_t nDataSize;
int nBlockUse;
#endif /* _WIN64 */
long lRequest;
unsigned char gap[nNoMansLandSize];
/* followed by:
* unsigned char data[nDataSize];
* unsigned char anotherGap[nNoMansLandSize];
*/
} _CrtMemBlockHeader;

在调试版本里面，每当我们new一个heap空间时，系统都会给我们new的数据块加上这么一个块头。可以用于调试，边界溢出等检查。

这下一下子清晰了，上面内存的图片显示块头的各个数据及占用空间。块头大小为32Byte。数据段的前后都有0xfdfdfdfd， 我们便可以运用这两个来进行边界溢出检查，大致的代码可以如下：

int _CrtCheckMem( const void *_memory, int _size )
{
if ( _memory == NULL )
return 0;

// 这里采用反向寻址定位到块头
_CrtMemBlockHeader *pHeader = ( _CrtMemBlockHeader * ) & ( ( const __int8 * )_memory )[ -( __int32 )sizeof( _CrtMemBlockHeader ) ];

// 这里可以用来验证size是否合法
if ( _size != 0 )
{
if ( _size != pHeader->nDataSize )
{
//....
return 0;
}
}

unsigned char *gap = pHeader->gap;
if ( !cmpgap( gap ) ) // 前边界溢出
{
//....
return 0;
}

gap += pHeader->nDataSize + nNoMansLandSize;

if ( !cmpgap( gap ) ) // 后边界溢出
{
//.....
return 0;
}

return 1;
}

代码里面的bool cmpgap( void* p )你可以想想怎么去实现吧，这里我给个参考：

bool cmpgap( void *p )
{
__asm
{
mov ecx, p
mov eax, [ecx]
cmp eax, 0xfdfdfdfd
jne _disp

mov eax, 1
jmp _exit

_disp:
int 3
mov eax, 0

_exit:
}
}

好了，大致的过程及用途我们都已经清楚了。。有兴趣可以自己去跟一跟，相信你会有很强的乐趣感。。。