EffectiveC++读书笔记——item49（了解new-handle的行为）

在 C++ 中，当 operator new 无法满足内存分配请求时，它会有特定的处理机制，了解 new-handler 的行为对于处理内存分配失败的情况至关重要。下面结合代码详细介绍相关内容。

1. new-handler 基础概念

当 operator new 无法满足内存分配请求时，会先调用用户指定的 new-handler 错误处理函数，之后才抛出异常。用户可以通过 set_new_handler 函数指定 new-handler。

#include <iostream> #include <new> // 自定义 new-handler 函数 void outOfMem() { std::cerr << "Unable to satisfy request for memory\n"; std::abort(); } int main() { // 设置 new-handler std::set_new_handler(outOfMem); int *pBigDataArray = new int[100000000L]; // 其他代码... return 0; }

在上述代码中，如果 operator new 无法为 100000000 个整数分配空间，outOfMem 函数将被调用，程序会输出错误信息并中止。

2. 设计良好的 new-handler 应做的事情

一个设计良好的 new-handler 函数必须做到以下事情之一：

释放更多内存：在程序启动时分配一大块内存，在 new-handler 第一次被调用时释放它供程序使用。安装不同的 new-handler：如果当前 new-handler 无法使更多内存可用，可安装另一个 new-handler。卸载 new-handler：将空指针传给 set_new_handler，内存分配失败时 operator new 抛出异常。抛出异常：抛出 bad_alloc 或其派生类型的异常。不再返回：典型情况是调用 abort 或 exit。 3. 类特定的 new-handler 实现

C++ 没有直接支持类特定的 new-handler，但可以自己实现。通过为每个类提供 set_new_handler 和 operator new 的自定义版本来实现。

#include <iostream> #include <new> // 资源管理类，用于管理 new-handler class NewHandlerHolder { public: explicit NewHandlerHolder(std::new_handler nh) : handler(nh) {} ~NewHandlerHolder() { std::set_new_handler(handler); } private: std::new_handler handler; NewHandlerHolder(const NewHandlerHolder&); NewHandlerHolder& operator=(const NewHandlerHolder&); }; // 支持类特定 new-handler 的模板基类 template <typename T> class NewHandlerSupport { public: static std::new_handler set_new_handler(std::new_handler p) throw(); static void * operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc); private: static std::new_handler currentHandler; }; template <typename T> std::new_handler NewHandlerSupport<T>::set_new_handler(std::new_handler p) throw() { std::new_handler oldHandler = currentHandler; currentHandler = p; return oldHandler; } template <typename T> void* NewHandlerSupport<T>::operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) { NewHandlerHolder h(std::set_new_handler(currentHandler)); return ::operator new(size); } template <typename T> std::new_handler NewHandlerSupport<T>::currentHandler = 0; // Widget 类，继承自 NewHandlerSupport class Widget : public NewHandlerSupport<Widget> { // 其他成员... }; // 自定义 new-handler 函数 void outOfMem() { std::cerr << "Widget memory allocation failed\n"; std::abort(); } int main() { // 设置 Widget 类的 new-handler Widget::set_new_handler(outOfMem); Widget *pw1 = new Widget; // 其他代码... return 0; }

在这个例子中，NewHandlerSupport 是一个模板基类，Widget 类继承自 NewHandlerSupport<Widget>，通过这种方式为 Widget 类提供了类特定的 new-handler。

4. 奇特的递归模板模式（CRTP）

NewHandlerSupport 模板使用了奇特的递归模板模式（CRTP）。模板参数 T 仅用于区分不同的继承类，模板机制会为每个实例化的 NewHandlerSupport<T> 生成一个 currentHandler 的拷贝。

5. nothrow new

直到 1993 年，C++ 要求 operator new 分配失败时返回空指针。现在标准规定抛出 bad_alloc 异常，但为了兼容旧代码，提供了 nothrow 形式的 operator new。

#include <iostream> #include <new> class Widget { // 类定义... }; int main() { Widget *pw1 = new Widget; // 分配失败抛出 bad_alloc 异常 if (pw1 == 0) { // 此测试必然失败 } Widget *pw2 = new (std::nothrow) Widget; // 分配失败返回 0 if (pw2 == 0) { // 此测试可能成功 } return 0; }

需要注意的是，nothrow new 只能保证 operator new 不会抛出异常，但后续的构造函数调用仍可能抛出异常。

总结要点 set_new_handler 的使用：set_new_handler 允许指定一个在内存分配请求无法满足时调用的函数，通过自定义 new-handler 函数可以处理内存分配失败的情况。类特定的 new-handler：通过自定义 set_new_handler 和 operator new 以及使用 CRTP 模板基类，可以为每个类提供类特定的 new-handler。nothrow new 的局限性：nothrow new 仅适用于内存分配，后续的构造函数调用可能依然会抛出异常，其作用有限。