通過 malloc 為 std::string 數組分配 memory 不起作用

Question

我在為字符串數組分配堆上的 memory 時遇到問題。 每次都分配新作品，但 malloc 段錯誤。 我想首先使用 malloc 的原因是我不想不必要地調用構造函數。

這工作正常

std::string* strings = new std::string[6];

這不

std::string* strings = (std::string *)malloc(sizeof(std::string[6]));

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我注意到的一件事是，第一個變體（使用新的）分配了 248 個字節的 memory，而第二個只分配了 240 個。無論我收集到的數組的大小如何，這個 8 字節的差異都是恆定的，我找不到差異的來源是什么。

這是段錯誤的整個代碼。

#include <iostream>

void* operator new(size_t size)
{
    std::cout << size << std::endl;
    return malloc(size);
}

void* operator new [](size_t size)
{
    std::cout << size << std::endl;
    return malloc(size);
}

int main() {
    std::string* strings = new std::string[6];
    strings = (std::string *)malloc(sizeof(std::string[6]));

    strings[0] = std::string("test");

    return 0;
}

我注意到的另一件事是，如果我在 malloc 之后使用 memset 將我用 malloc 分配的所有字節設置為 0，則上述代碼似乎有效。為什么這個變體完全有效。 為什么它會因為我將所有字節都設置為 0 而起作用？

Answer 1

malloc()僅分配原始 memory，但它不會在該 memory 內部構造任何對象。

new和new[]都分配 memory 並構造對象。

如果您真的想使用malloc()創建一個 C++ 對象數組（您真的不應該這樣做），那么您將不得不自己使用placement-new調用 object 構造函數，並在 freeingB4 之前調用 object 構造函數，並自己調用 ZA8CFDE6331BD596EBAC96 memory，例如：

std::string* strings = static_cast<std::string*>(
    malloc(sizeof(std::string) * 6)
);

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    new (&strings[i]) std::string;
}

...

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    strings[i].~std::string();
}

free(strings);

在 C++11 和 C++14 中，您應該使用std::aligned_storage來幫助計算數組 memory 的必要大小，例如：

using string_storage = std::aligned_storage<sizeof(std::string), alignof(std::string)>::type;

void *buffer = malloc(sizeof(string_storage) * 6);

std::string* strings = reinterpret_cast<std::string*>(buffer);

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    new (&strings[i]) std::string;
}

...

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    strings[i].~std::string();
}

free(buffer);

在 C++17 及更高版本中，您應該直接使用std::aligned_alloc()而不是malloc() ，例如：

std::string* strings = static_cast<std::string*>(
    std::aligned_alloc(alignof(std::string), sizeof(std::string) * 6)
);

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    new (&strings[i]) std::string;
}

...

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    strings[i].~std::string();
}

std::free(strings);

Answer 2

通過new分配意味着構造函數運行。 請始終將new和delete與 C++ 類（並且std::string是 C++ 類）一起使用，只要可以。

當您執行malloc() / free()時，僅 memory 分配完成，構造函數（析構函數）不運行。 這意味着，object 未初始化。 從技術上講，您可能仍然可以使用placement new （即new(pointer) Type ）來初始化它，但是使用經典new會更好，更符合要求。

如果你想分配多個對象，這就是容器的用途。 請使用它們。 多名頂級工程師致力於std::vector<> 、 std::array<> 、 std::set<> 、 std::map<>工作並達到最佳狀態 - 在性能、穩定性方面很難擊敗他們或其他指標，即使您這樣做，同一家公司的下一位編碼員也需要學習您的特定數據結構。 因此，建議不要在可以使用容器的地方使用自定義和本地實現的分配，除非出於非常強烈的原因（或者，當然，出於教學目的）。