在全局运算符 new 返回的指针上使用 realloc答案

【问题标题】：using realloc on pointer returned by global operator new在全局运算符 new 返回的指针上使用 realloc
【发布时间】：2016-02-12 11:11:06
【问题描述】：

C++ 中没有realloc；当然你总是可以用new分配一个新块，把旧块复制到新块，用delete释放旧块。

问题是 realloc 通常可以比这更快——这发生在内存块“就地”重新调整大小时——即realloc 的返回值恰好与参数指针值相同；这也避免了将内存从旧块复制到新块。

标准说什么 - 是否允许将全局 new 运算符返回的指针传递给 realloc？（在 glibc 中，new 和 malloc 都使用相同的分配器，所以这里应该不存在实际问题）。 C++ 标准对这个问题有什么要说的吗？

（当前的 glibc 标准 C++ 库不执行 realloc，即使在向量中也是如此 - 因为一旦分配了对象，运行时就无法在旧内存块上调用析构函数并在新块上调用放置 new -如果内存块已经被realloc 移动了。如果标准库有一个不能将参数块移动到新位置的就地realloc 会更简单）

编辑：

实际上有些内存分配器有一个就地的realloc 函数；这些当然是非标准的。

jemalloc 有一个名为 rallocm 的 API，带有标志 ALLOCM_NO_MOVE
dlmalloc (Doug Lea malloc) 有一个名为 dlrealloc_in_place 的 API

如果您将 jemalloc 或 dlmalloc 用于全局运算符 new 和 delete，那么您可以将这些非标准函数用于矢量类，该类在执行移动 malloc 之前尝试就地 realloc 进行复制.或者可以请求 C++ 标准委员会在标准中添加一种全局非移动重新分配方法。

编辑：

或者你可以做一个向量类，其中内存管理是通过malloc/realloc/free 完成的，但是这个实现只能在元素类型是普通旧数据时实例化（即如果std::is_pod返回向量所持有的类型为真）。

【问题讨论】：

realloc 只能用于由malloc、calloc 或realloc 分配的指针。
阅读有用：Why doesn't C++ have an equivalent to realloc()?
让标准库实现者担心这些东西。如果有更快的方法来增长向量，可以肯定地假设他们会找到并使用它。
我尝试并未能将类似 realloc 的功能置于向量的底层：open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1953.html
我把它带到 C 委员会试图驯服 realloc：open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/n1085.htm 那也失败了。

标签： c++ dynamic-memory-allocation

【解决方案1】：

不，您不能将 free/realloc 与内置的 new 混合使用。

您正在寻找的大部分功能都可以使用std::vector 获得。保证（AFAIK）向量中的对象连续存储（就像旧式数组一样），您可以获得指向存储的指针，并且可以以标准定义的方式调整数组的大小。唯一似乎缺少的是提供您自己的存储的可能性（即拥有一个T* 并获得一个带有该存储的std::vector<T>）。

如果您真的需要（首先检查以下缺点），您可能会做的是将new 和delete 的默认实现替换为使用malloc 和free：

void* operator new(size_t n)
{
    return malloc(n);
}

void operator delete(void* p)
{
     free(p);
}

之后，您可以在new 获得的指针上使用realloc。

正如 Michael Walz 所指出的，您需要注意分配的对象是否需要初始化。如果您的对象不能仅通过复制内存来移动（realloc 在无法调整块大小的情况下会这样做），情况可能会更糟。这意味着它在除了哑结构之外的任何其他东西上都没用（即使这样，你最终还是会得到类似 C 的语义，但数据未初始化 - 甚至不是零初始化）。

此外，malloc、free 和 realloc 不能很好地配合 C++ 更强的类型。这个

【讨论】：

一旦你调用了realloc，谁会调用新分配的内存中包含的对象的构造函数？
@MichaelWalz 编译器应提供在调用构造函数之前调用operator new（并在分配内存后调用构造函数）。
请考虑：myclass *p = new myclass[10];。 myclass 构造函数将被调用 10 次，对数组的每个元素调用一次。现在你有p = (myclass*)realloc(15 * sizeof(myclass));。你认为myclass 构造函数会被调用5 次吗？当然不是，p[10] 到 p[14] 只会包含垃圾指针。
这只是一个坏主意，无论你如何切割、切片或切块。如果您正在考虑这种方法，立即停止。
@skyking 上次我尝试它时它对我不起作用，而且它似乎对其他人也不起作用。也许我们做错了什么，也许我们没有。没关系。正如您自己所说的“标准并没有说明应如何将可执行文件组合在一起”，。只要是这种情况，重载operator new 就应该阻止恕我直言。

【解决方案2】：

c++中没有realloc；

这也是一件好事！这是一个可怕的想法。它不是一个函数 - 它是一整套函数，全部合二为一。

想要使用realloc 而不是malloc？ 你可以！
想要使用realloc 而不是free？ 你可以！
想要增加内存块？ 是的，是的，你可以！
想要缩小它？ 为什么是的，你也可以这样做。
想要什么都不做？ 当然可以。你还需要问吗？

这个臃肿的界面使得无法正确和可靠地使用，即使您怀疑有错误，实际上 no 不正确的输入也使得调试变得困难。再加上结果经常被错误使用的事实，充其量就是内存泄漏的秘诀！

所以请不要想出使用realloc 的新方法——尤其是在C++ 中。如果您看到使用它的代码更改它 以不使用它。 realloc需要死。

当然你总是可以用new分配一个新块，将旧块复制到新块，用delete释放旧块。

是的，您可以而且应该这样做。它有助于准确解释正在发生的事情，它比调用 realloc 并确定它是成功还是失败更不容易出错，并且在通过在正确的时间调用构造函数和析构函数来分配数组时总是会做正确的事情。

问题是 realloc 通常可以比这更快——这发生在内存块“就地”重新调整大小时——即 realloc 的返回值恰好与参数指针值相同；这也避免了将内存从旧块复制到新块。

恕我直言，程序的最大瓶颈可能不是内存复制。从给我们移动语义的 C++11 开始，这比以往任何时候都更有可能成为现实。

当然，仅仅因为它不太可能并不意味着它是不可能的。如果您确实需要优化这种情况（如彻底的性能分析所证明的那样），您可能最好考虑避免重新分配需要的方法，或者花时间调整您的应用程序并调整其行为以使其分配更多从一开始就使用内存，减少重新分配的需求和/或频率。

【讨论】：