替换 C++ 运算符 new 的宏

Question

是否可以创建宏来将所有形式的operator new 替换为包含额外参数的重载...比如__FILE__ 和__LINE__？

问题似乎在于operator new 既可以带括号也可以不带括号，因此：

• 类对象宏：

  #define new new(__FILE__, __LINE__)
  

  将替换如下声明：

  A* a = new A();
  

• 和类函数宏：

  #define new(A) new (A, __FILE__, __LINE__)
  

  将替换如下声明：

  A* a = new(std::nothrow) A();
  

不幸的是，尝试用相同的标识符声明两个宏是错误的，即使它们是不同的类型，所以以下失败：

#define new new(__FILE__, __LINE__)
#define new(A) new (A, __FILE__, __LINE__) // Error: "new" already defined

由于我使用的是 g++，我希望使用他们的 variadic macros 语法会取得成功，但不幸的是没有。以下：

#define new(...) new(__FILE__, __LINE__, ## __VA_ARGS__)

只匹配new(xyx) A()，不匹配new A()。

我知道essays have been written 知道为什么这是不可能的，但我觉得我已经很接近了，一定有办法。我有什么明显的遗漏吗？

Answer 1

不，没有办法。

您可以在 malloc()/free() 的糟糕日子里这样做，但对于 new 却不行。

您可以通过全局覆盖new 运算符来替换内存分配器，但不能注入您所说的特殊变量。

Answer 2

您应该查看我的同事 Calvin 撰写的这篇出色的博客文章。我们最近遇到了一种情况，我们希望启用这种类型的修复，以便将内存泄漏与在诊断/调试构建中分配它们的行相关联。这是一个有趣的技巧

https://docs.microsoft.com/en-us/archive/blogs/calvin_hsia/overload-operator-new-to-detect-memory-leaks

Answer 3

您没有说您使用的是什么编译器，但至少使用 GCC，您可以覆盖 new 并记录调用者地址，然后使用 addr2line 将其转换为文件/行信息（或使用 BFD 库来做到这一点立即）。

Answer 4

3.7.4 动态存储时长

2 该库为全局分配和释放函数提供默认定义。一些全局分配和释放函数是可替换的 (18.5.1)。 C++ 程序应最多提供一个可替换分配或解除分配函数的定义。任何此类函数定义都会替换库中提供的默认版本 (17.6.4.6) [...]

17.6.4.6 替换函数

1. C++ 程序可以提供八种动态内存分配中的任何一种的定义 标头中声明的函数签名（3.7.4，第 18 条）：

   • 新的运算符（std::size_t）
   • 新运算符(std::size_t, const std::nothrow_t&)
   • 运算符 new[](std::size_t)
   • 运算符 new[](std::size_t, const std::nothrow_t&)
   • 运算符删除(void*)
   • 操作符删除(void*, const std::nothrow_t&)
   • 运算符删除[](void*)
   • 运算符 delete[](void*, const std::nothrow_t&)

希望这能澄清什么是合法的超载，什么不是。

这里的一些人可能会感兴趣：

#define delete cout <<  "delete called at: " << __LINE__ << " of " << __FILE__  << endl, delete 

using namespace std;

void *operator new(size_t size, ostream& o, char *f, unsigned l) {
    o << "new called at: " << l << " of " << f << endl;
    return ::new char[size];
}

int main() {
    int *a = new(cout, __FILE__, __LINE__) int;
    delete a;
}

Caveat Lector：我在这里做的是一件坏事 (TM) - 全局重载 new/delete。

Answer 5

我发现以下库“nvwa”对于跟踪新/删除内存泄漏非常有用 - 查看文件“debug_new”作为示例，或者直接使用它。

Answer 6

您可以做的是重载运算符 new 并在那里获取堆栈跟踪（特定于平台）并使用堆栈信息推断调用 new 的位置。

Answer 7

这是我使用的：

在新的.cpp中

const char* __file__ = "unknown";
size_t __line__ = 0;

void* operator new(size_t size) {
    void *ptr = malloc(size);
    record_alloc(ptr,__file__,__line__);
    __file__ = "unknown";
    __line__ = 0;
    return ptr;
}

void delete(void *ptr)
{
   unrecord_alloc(ptr);
   free(ptr);
}

为了简洁起见，我省略了 new 和 delete 的其他定义。 “record_alloc”和“unrecord_alloc”是维护包含ptr、line和file的结构链表的函数。

在新的.hpp 中

extern const char* __file__;
extern size_t __line__;
#define new (__file__=__FILE__,__line__=__LINE__) && 0 ? NULL : new

对于 g++，“new”只展开一次。关键是“&& 0”，它使它为假并导致使用真正的新的。例如，

char *str = new char[100];

被预处理器扩展为

char *str = (__file__="somefile.c",__line__=some_number) && 0 ? NULL : new char [100];

这样文件和行号就会被记录下来，然后你的自定义新函数就会被调用。

这适用于任何形式的 new -- 只要在 new.cpp 中有相应的形式