在派生类中重写运算符 new/delete

Question

我有一个无状态的抽象基类，各种具体类都从该基类继承。其中一些派生类也是无状态的。因为它们中的许多是在运行期间创建的，所以我想通过重写 operator new()/delete() 让所有无状态派生类模拟一个单例来节省内存和开销。一个简化的示例如下所示：

#include <memory>

struct Base {
  virtual ~Base() {}
 protected:
  Base() {}   // prevent concrete Base objects
};

struct D1 : public Base {  // stateful object--default behavior
  int dummy;
};

struct D2 : public Base {  // stateless object--don't allocate memory
  void* operator new(size_t size)
  {
    static D2 d2;
    return &d2;
  }
  void operator delete(void *p) {}
};

int main() {
  Base* p1 = new D1();
  Base* p2 = new D1();
  Base* s1 = new D2();
  Base* s2 = new D2();
  delete p1;
  delete p2;
  delete s1;
  delete s2;
  return 0;
}

此示例不起作用：delete s2; 失败，因为delete s1; 调用了~Base()，它释放了d2 中的共享Base。这可以通过向 Base 添加具有新/删除重载的相同技巧来解决。但我不确定这是最干净的解决方案，甚至是正确的解决方案（valgrind 不会抱怨，FWIW）。我会很感激建议或批评。

编辑：实际上，情况更糟。正如我所声称的，此示例中的 Base 类不是抽象的。如果通过添加纯虚方法使其抽象化，那么我将无法再应用新/删除覆盖技巧，因为我不能拥有 Base 类型的静态变量。所以我对这个问题没有任何解决方案！

Answer 1

你不能这样做 - 这将违反声明 each object must have its own address 的“对象身份”要求。您必须为每个对象分配不同的内存块 - 如果您覆盖 operator new 以使用专门为固定大小的对象定制的快速块分配器，这可以相当快地完成。

Answer 2

我想说这里最好的解决方案是让你的派生类成为一个真正的单例。将您的派生构造函数设为私有，只需提供一个静态 Base* getInstance() 方法，该方法要么创建所需的对象，要么返回静态实例。这样获取 D1 对象的唯一方法就是通过这个方法，因为调用 new D1 是非法的。