嘗試包裝和覆蓋全局運算符new時的遞歸調用

Question

我已經有一段時間沒有編程C ++了，並且在重載new和delete重載的全局運算符時遇到了一個奇怪的行為。 source file nevertheless calls an operator new overloaded in another (and separately compiled so) source file. 問題的實質似乎是包裝器圍繞默認的全局new構建，並且駐留在源文件中，但是仍然調用operator new ，該operator new在另一個（並因此單獨編譯）的源文件中被重載。

為什么會這樣，即我違反/濫用了哪些語言規則/功能？

預先感謝，詳細信息如下。

項目結構：

.
..
main.cpp
mem_wrappers.h
mem_wrappers.cpp

項目文件內容：

main.cpp

#include "./mem_wrappers.h"
#include <iostream>
#include <cstring>


void* operator new[] (size_t sz) throw (std::bad_alloc) {
  std::cout << "overloaded new()[]" << std::endl;
    return default_arr_new_wrapper(sz);
}


int main() {
    const unsigned num = 5;
    int * i_arr = new int [num];

    return 0;
}

mem_wrappers.h

#include <cstring>


void * default_arr_new_wrapper(size_t sz);

mem_wrappers.cpp

#include <new>
#include <cstring>
#include <iostream>


void * default_arr_new_wrapper(size_t sz) {
    std::cout << "default_arr_new wrapper()" << std::endl;
    return ::operator new[](sz);
}

when run gives endless operator new[] to default_arr_new_wrapper and vice versa calls resulting in the following output: 與 ，運行時將無限operator new[]賦予default_arr_new_wrapper ，反之亦然，從而產生以下輸出：

overloaded new()[]

default_arr_new_wrapper()

overloaded new()[]

default_arr_new_wrapper()

...

最后，在SO中（MS Visual Studio Express編譯器的行為類似）。

我使用的編譯器： gcc 3.4.2版（mingw-special）和MS Visual Studio 2008版本9.0.30729.1 SP 。

編輯/更新

如果（如第一個答案和評論所建議的那樣）僅通過在單個編譯單元中重載全局operator new [操作符]就為整個可執行文件有效地重新定義了全局operator new ，則：

僅僅是與目標文件鏈接，該文件的源會使全局operator new過載，任何operator new應用程序或庫都會更改其內存分配策略（可這樣稱呼）？ 因此，這個重載運算符是否有效地為語言運行時提供了一個鈎子（我的意思是，已經編譯且沒有任何重載的新目標文件中的那些鏈接器符號是什么，難道只能有一個new ）？

PS我知道malloc和free會做，並且已經在發布到這里之前嘗試了它們（工作正常），但是，這種行為的背后是什么（以及如果我實際上將默認的operator new換成operator new怎么operator new ？:)）？

Answer 1

如果您閱讀標准中的措辭，則在定義自己的函數時對全局operator new函數執行的operator new稱為替換 （不是重載和覆蓋 ）。 在大多數情況下，當人們談論更改全局operator new功能時，他們使用術語“超載”並將new操作員稱為“操作員”。 當最終的行為與操作員超載通常期望的結果不一致時，這通常會導致混亂。 這顯然是您的情況。 您期望重載行為，但是真正得到的卻是替換 ：一旦在某個轉換單元中定義了全局operator new功能的一個替換版本，它將對整個程序起作用。 （而new並不是真正的運算符。）

作為附帶說明，從某種意義上說， 替換對於用戶通常不可用， 替換是這些罕見的“不公平”語言功能之一。 您不能在C ++中編寫“可替換”函數。 您無法編寫任何會像全局operator new和operator new默認庫實現那樣表現的行為。 （替換是弱符號的鏈接器概念的語言級別的體現）。

Answer 2

我認為在Neil的評論之后，沒有太多要添加的內容，但是如果您重載了new全局運算符，那么您不能只為一個翻譯單元執行此操作，對於整個可執行文件或dll， new將會被重載。

正如您已經注意到從您自己的重載全局運算符new中調用全局運算符new一樣，您將獲得無窮的遞歸（嗯，直到至少耗盡堆棧空間;）。

如果您想以此玩弄，請嘗試使用malloc和包裝器內部的free來啟動並運行。

如果操作員只在一個翻譯單元中是本地的，那么如果您將分配了一個new版本的對象的對象傳遞給另一翻譯單元，並嘗試使用另一個不匹配的操作員delete刪除它，則會遇到麻煩。

C ++標准的第18.4節介紹了操作符new和delete的詳細信息。

Answer 3

為了擴展Neil的評論，“ global” new可能不會被賦予static存儲類說明符，因此它是“ global”的-在模塊外部的鏈接器可見（例如，可以從任何其他模塊中替換） ）。

無效：

static void* operator new(size_t sz) {}

有效：

//in main.cpp
void* operator new(size_t sz) {}

//in foo.cpp
extern void* operator new(size_t sz);

根據您要執行的操作，最好的方法可能是在定義中使用malloc / new，或在替代中添加參數，以便簽名更改（然后可以遞歸回默認的全局new，而無需遞歸）。

不要忘記在分配失敗的情況下引發異常，並實現無拋出版本的重載。

Answer 4

為了擴大AndreyT所說的話：

當您編寫自己的全局operator new函數時，您將提供一個鏈接器可以看到的定義。 當涉及鏈接時間時，鏈接器將需要為new定義一個定義，只是因為它使用了很多東西。 它開始在您要鏈接的目標文件中進行搜索，而且請放心，它可以停止搜索。

如果您未提供定義，則它將繼續搜索您的任何其他目標文件，然后搜索您提供的庫，最后搜索編譯器附帶的運行時，編譯器必須提供一個或不提供鏈接。

Answer 5

在GNU C ++標准庫中，您會看到類似這樣的修飾，意思是“弱鏈接”：

_GLIBCXX_WEAK_DEFINITION void *
operator new (std::size_t sz) throw (std::bad_alloc)