Effective C++ 规则49：了解 new-handler 的行为
1、背景在 C++ 中，new 运算符用于动态分配内存。然而，当内存分配失败时，程序默认会抛出一个 std::bad_alloc 非常。为了更灵活地处置惩罚这种情况，C++ 提供了一种机制，允许开发者自定义内存分配失败时的行为。这就是 new-handler 机制的作用。new-handler 是一种回调函数，当 new 操作符无法分配内存时，运行时系统会调用这个回调函数。通过设置自定义的 new-handler，开发者可以在内存分配失败时执行一些特定的操作，比方：
[*]释放未利用的内存。
[*]记录错误日志。
[*]实验再次分配内存。
[*]终止程序或采取其他恢复措施。
new-handler 的设计使程序可以大概优雅地应对内存分配失败，而不是直接瓦解。
2、怎样利用new-handler
C++ 提供了两个与 new-handler 相干的标准函数：
[*]std::set_new_handler，用于设置全局的 new-handler 函数，定义在头文件 中。
[*]std::new_handler，是一个函数指针，指向当前的 new-handler，以下是 std::set_new_handler 的函数署名：
#include <new>
std::new_handler std::set_new_handler(std::new_handler new_p) noexcept;
[*]参数：new_p 是指向新的 new-handler 函数的指针。
[*]返回值：返回之前设置的 new-handler。
[*]非常保证：此函数不抛出任何非常。
3、示例代码
以下是一个完整示例，展示怎样利用 std::set_new_handler 设置自定义的 new-handler。
#include <iostream>
#include <new> // std::set_new_handler
#include <cstdlib> // std::abort
// 自定义 new-handler 函数
void myNewHandler() {
std::cerr << "Memory allocation failed. Attempting to recover..." << std::endl;
// 可以选择释放资源或记录日志
// 示例：直接终止程序
std::abort();
}
int main() {
// 设置全局的 new-handler
std::set_new_handler(myNewHandler);
try {
// 故意尝试分配超大内存
size_t size = static_cast<size_t>(-1);
int* p = new int;
delete[] p;
} catch (const std::bad_alloc& e) {
std::cerr << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
输出效果：Memory allocation failed. Attempting to recover…
由于，当 new 运算符无法分配内存时，运行时调用了自定义的 myNewHandler，打印错误信息并终止程序。如果未设置 new-handler，程序默认会抛出 std::bad_alloc 非常。
有时，我们可能盼望为某个特定的类设置专属的 new-handler，而不是全局见效。这可以通过类的静态成员函数实现，代码如下：
#include <iostream>
#include <new>
#include <cstdlib>
class Widget {
public:
// 设置类专属的 new-handler
static void setNewHandler(std::new_handler p) noexcept {
currentHandler = p;
}
// 重载 operator new，使用类专属的 new-handler
static void* operator new(size_t size) {
std::new_handler oldHandler = std::set_new_handler(currentHandler);
void* mem;
try {
mem = ::operator new(size);
} catch (...) {
std::set_new_handler(oldHandler); // 恢复旧的 handler
throw; // 继续抛出异常
}
std::set_new_handler(oldHandler); // 恢复旧的 handler
return mem;
}
private:
static std::new_handler currentHandler;
};
// 定义静态成员
std::new_handler Widget::currentHandler = nullptr;
// 自定义 new-handler
void customNewHandler() {
std::cerr << "Widget allocation failed. Cleaning up..." << std::endl;
std::abort();
}
int main() {
Widget::setNewHandler(customNewHandler);
try {
// 尝试分配超大内存
Widget* w = new Widget;
delete[] w;
} catch (const std::bad_alloc& e) {
std::cerr << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
4、利用new-handler的注意事项
[*]确保 new-handler 是无非常的：new-handler 必须是 noexcept 函数。如果 new-handler 抛出非常，标准库会调用 std::terminate。
[*]处置惩罚恢复逻辑：在 new-handler 中，实验释放未利用的内存或其他资源，尽量制止直接终止程序。
[*]制止递归调用：如果在 new-handler 中实验再次分配内存，可能导致递归调用 new-handler，最终导致程序瓦解。
[*]线程安全性：std::set_new_handler 会影响全局的 new-handler，因此在多线程情况下利用时须要格外小心。
5、总结
new-handler 是 C++ 提供的一种强盛的机制，允许开发者在内存分配失败时定制处置惩罚逻辑。通过全局或类专属的 new-handler，程序可以优雅地应对内存不敷的情况。只管如此，new-handler 的利用须要谨慎。公道地释放资源、制止递归调用以及处置惩罚非常是实现一个可靠 new-handler 的关键。
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