在混合 C/C++ 程序中协调 malloc 和 new 的“正确”方法是什么？答案

【问题标题】：What is the "correct" way to reconcile malloc and new in a mixed C/C++ program?在混合 C/C++ 程序中协调 malloc 和 new 的“正确”方法是什么？
【发布时间】：2012-12-02 21:57:56
【问题描述】：

我有一个混合的 C/C++ 程序。它包含一个针对 C 的 flex/bison 解析器，而其余部分是 C++。

作为 C，生成的解析器和扫描器使用 malloc、realloc 和 free 管理它们的内存。它们足以暴露钩子，允许我提交我自己的这些函数的实现。如您所料，（C++）程序的其余部分“希望”使用new、delete 等。

做一些研究似乎表明相关标准并不能保证这种混合应该有效。特别是 C“堆”不一定是 C++“空闲区域”。看来这两个方案可以互相践踏。

除此之外，有一天（很快）这个程序可能会想要集成一个自定义的堆实现，例如 C 和 C++ 使用的 tcmalloc。

什么是“正确”的做法？

考虑到集成 tcmalloc（它解释了如何与 C 程序链接）的愿望，我很想在 C++ 内存管理中找到一些跨类型、跨线程、跨一切的重载/挂钩/任何东西。有了它，我可以将所有 C++ 分配/释放调用指向它们的 C 等价物（这反过来又落在 tcmalloc 上。）

这样的泛银河全局 C++ 钩子存在吗？可能它已经在做我想做的事了，类似于ios_base::sync_with_stdio 默认情况下秘密结合 iostream 和 stdio 的方式？

我对讨论 stdio 与 iostreams、切换解析器生成器或使用 C++ flex/bison 骨架（它们引入了独立的问题）不感兴趣。

编辑：请包含支持您的答案的 C++ 标准部分的名称。

【问题讨论】：

标签： c++ c memory-management malloc new-operator

【解决方案1】：

标准确实保证混合两种分配变体会起作用。它不允许允许在来自new 的内存上调用free，因为它们可能为这两种类型使用完全不同的竞技场。

如果你记得为给定的内存块调用正确的释放函数，你会没事的。如果您遵守规则，他们不会互相践踏，如果您不遵守规则，那么从技术上讲，您正在践踏对方，而不是他们： -)

C++11 标准的控制部分是20.6.13 C library，它声明，意译：

提供函数calloc、malloc、free和realloc，基于C标准。
函数不使用::operator new()或::operator delete()。
这允许传统 C 的东西使用不同的内存领域，而不是正常的 C++ 内存分配。

鉴于您最终提出的建议，第二个要点很有趣，使用 tcmalloc 替换 C 传统函数并让 C++ 也使用它。

标准中有一个脚注解释了为什么他们不使用 let malloc() call ::operator new():

目的是通过调用 std::malloc() 或 std::calloc() 来实现 operator new()。换句话说，他们想要避免循环依赖。

然而，虽然它允许 operator new() 调用malloc()，但我不确定标准是否真的需要它。因此，为了安全起见，您可能希望将 tcmalloc 注入 C 和 C++ 区域。

您已经表明您已经知道如何为 C 执行此操作。对于 C++，只需在代码中提供整套全局 operator new()/delete() 函数即可完成，适当编写为在幕后调用 tcmalloc . 3.7.4 Dynamic storage duration 中的 C++ 标准状态：

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。

C++ 程序最多应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。

以下分配和释放函数在程序的每个翻译单元的全局范围内隐式声明：

void* operator new(std::size_t);

void* operator new[](std::size_t);

void operator delete(void*);

void operator delete[](void*);

【讨论】：

这是真的吗？我看到很多混合的报告（和噪音）在谷歌上搜索。（作为记录，我了解释放 malloc 和删除新闻，并且我相信生成的解析器会自行清理。）
是的，这是真的。我的 Android 上没有标准，但如果您愿意，我会在开始工作后找到相关部分。
很公平，谢谢。您对问题的后半部分有任何见解吗？如果我 LD_PRELOAD malloc/free 到新的实现，这些也会影响 C++ 分配吗？即使标准是沉默的，务实地了解实际编译器的行为也会非常有用。
@phs - operator new 和 operator delete 的标准版本使用 malloc 和 free 来获取它们的内存。他们不需要为每个分配单独调用，但是用自定义版本替换 malloc 和 free 将使 C++ 代码使用被替换的版本。好吧，除非你深陷 DLL 地狱。
我知道你回答这个问题已经有一段时间了，但是如果你有时间，你能试着找到规范的相关部分吗？我很想看看！

【解决方案2】：

好的。挖出该标准的旧工作草案（2/28/2011 rev 3242。）相关部分似乎是3.7.4 Dynamic storage duration和18.6.1 Storage allocation and deallocation。

简而言之，我想要的泛银河钩子似乎是全局 new 和 delete 运算符本身。如果一个人尊重某些语义（在3.7.4.1 和3.7.4.2 中：基本上根据需要委托给new_handler）一个人被允许替换

void* operator new(std::size_t);
void* operator new[](std::size_t);
void operator delete(void*);
void operator delete[](void*);

阻止整个 C++ 程序的默认内存管理。我仍然找不到证明@paxdiablo 正确的部分，但我愿意暂时使用它。

【讨论】：

【解决方案3】：

您不必担心 Flex 或 Bison 生成的代码分配的任何内存；他们自己处理。其余的，只需使用new 和delete。（而且 Flex 和 Bison 能够生成某种 C++。总的来说，我发现通过一个简单的脚本运行输出，使用 sed 足以使它们的输出真正与 C++ 兼容。）

【讨论】：