运算符 new 将内存初始化为零答案

【问题标题】：Operator new initializes memory to zero运算符 new 将内存初始化为零
【发布时间】：2011-11-24 16:29:30
【问题描述】：

有这样的代码：

#include <iostream>

int main(){
  unsigned int* wsk2 = new unsigned int(5);
  std::cout << "wsk2: " << wsk2 << " " << *wsk2 << std::endl;
  delete wsk2;
  wsk2 = new unsigned int;
  std::cout << "wsk2: " << wsk2 << " " << *wsk2 << std::endl;
  return 0;
}

结果：

wsk2: 0x928e008 5
wsk2: 0x928e008 0

我读到new 不会用零初始化内存。但在这里似乎确实如此。它是如何工作的？

【问题讨论】：

它没有，你必须使用新的 unsigned int()。读取未初始化的变量是UB，0肯定是可以的。
顺便说一句，实际上很多内存无论如何都是零。如果你对一大块内存进行简单的 malloc，它通常在某些系统上全为零，或者在其他系统上大多为零。
@NicholasWilson：对于大多数系统，只有当内存直接来自操作系统时（出于安全原因），这才是正确的。当它来自分配器缓存的内存时，它很可能包含它在 free()d 之前所做的任何事情。这也是为什么此类错误有时不会出现在测试用例/单元测试中的原因，而只是在“真实”程序运行一段时间后出现。 Valgrind 在这里进行救援。
是的。这就是我的观点。如果您创建一个新变量并看到它为零，您不能立即假设您的程序中的某些东西已将其设置为零。由于大多数内存都准备好归零，因此它可能仍未初始化。我认为我的评论实际上比下面的大多数答案更接近于回答这个问题，因为提问者想知道为什么未初始化的内存可能为零。
尝试分配一个数组，将所有项目设置为某个非零值，然后将其删除 [] 并再次分配它 - 只有第一个项目将被归零 - 其他项目保留它们的值 - 我认为这是一个特殊性内存分配器（在 Linux 下测试）。

标签： c++ memory-management

【解决方案1】：

有两个版本：

wsk = new unsigned int;      // default initialized (ie nothing happens)
wsk = new unsigned int();    // zero    initialized (ie set to 0)

也适用于数组：

wsa = new unsigned int[5];   // default initialized (ie nothing happens)
wsa = new unsigned int[5](); // zero    initialized (ie all elements set to 0)

回答下面的评论。

嗯...你确定new unsigned int[5]() 将整数归零吗？

显然是的：

[C++11: 5.3.4/15]：创建 T 类型对象的 new 表达式按如下方式初始化该对象：如果省略 new-initializer，则默认初始化该对象 (8.5) ;如果不执行初始化，则对象具有不确定的值。否则按照8.5的初始化规则解释new-initializer进行直接初始化。

#include <new>
#include <iostream>


int main()
{
    unsigned int   wsa[5] = {1,2,3,4,5};

    // Use placement new (to use a know piece of memory).
    // In the way described above.
    // 
    unsigned int*    wsp = new (wsa) unsigned int[5]();

    std::cout << wsa[0] << "\n";   // If these are zero then it worked as described.
    std::cout << wsa[1] << "\n";   // If they contain the numbers 1 - 5 then it failed.
    std::cout << wsa[2] << "\n";
    std::cout << wsa[3] << "\n";
    std::cout << wsa[4] << "\n";
}

结果：

> g++ --version
Configured with: --prefix=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.2.1
Apple LLVM version 5.1 (clang-503.0.40) (based on LLVM 3.4svn)
Target: x86_64-apple-darwin13.2.0
Thread model: posix
> g++ t.cpp
> ./a.out
0
0
0
0
0
>

【讨论】：

那么重载的new/new[] 运算符呢？ new unsigned int[5]() 是否仍会将数组初始化为零，即使它具有专有的、完全不相关的实现？
@icepack：operator new 是用户（开发人员）定义的函数，它可以做任何想做的事情。该标准没有限制此功能的作用。就像 operator== 可以做任何用户定义的事情（它甚至不需要返回 bool 更不用说测试相等性了（尽管如果不这样做是不好的形式））。
谢谢。明确一点：我的专有分配器的实现与零初始化无关，如果使用() 语法，缓冲区将被零初始化，与分配对象的类型及其构造函数没有任何关系? （而且我认为 C++11 在这方面没有任何改变）
嗯...你确定 new unsigned int[5]() 将整数归零吗？
@J3STER 在新调用中传递一个指针称为放置新。见8.3.4 New。为什么要修改。因为我们正在强制值初始化。见11.6 Initializers。请注意，我们正在传递一个指向 new 运算符的指针。 wsa 的值没有改变，只是指向的地址改变了。

【解决方案2】：

operator new 不能保证将内存初始化为任何内容，并且在没有 new-initializer 的情况下分配 unsigned int 的 new-expression 会给对象留下一个不确定的值。

读取未初始化对象的值会导致未定义的行为。 未定义的行为包括评估为零值而不会产生不良影响，但可能会导致任何事情发生，因此您应该避免导致它。

在 C++11 中，使用的语言是分配的对象是默认初始化的，这对于非类类型意味着不执行初始化。这与C++03中default-initialized的含义不同。

【讨论】：

【解决方案3】：

对于一些编译器，new 的调试版本会初始化数据，但肯定没有什么可以依赖的。

也有可能内存在以前的使用中只有 0。不要假设 delete 和 new 之间的内存没有发生任何事情。可能在后台做了一些你从未注意到的事情。此外，相同的指针值可能不是相同的物理内存。内存页面被移出和移入。指针可能被映射到与以前完全不同的位置。

底线：如果你没有专门初始化一个内存位置，那么你就不能假设它的内容。在您使用内存之前，内存管理器甚至可能不会分配特定的物理内存位置。

现代内存管理非常复杂，但作为 C++ 程序员，您并不真正关心（主要是‡）。遵守规则，你不会惹上麻烦的。

‡ 您可能会关心是否正在优化以减少页面错误。

【讨论】：

【解决方案4】：

那不是operator new，那是new 运算符。其实差别很大！不同的是operator new是一个返回原始内存的函数；当您使用 new 运算符时，它会为您调用一个构造函数。设置 int 的值的是构造函数，而不是 operator new。

【讨论】：

我认为正确的术语是“新表达式”，它调用了相应的新运算符。