Effective C++ 條款 49：了解new-handler的行為

Effective C++ 條款 49：了解new-handler的行為

（一）

new_handler函數：當operator new或operator new[]分配內存失敗時調用的函數。

set_new_handler函數：試圖分配更多內存以足夠使用，成功時會返回，否則會拋出一個bad_alloc異常（或其派生類對象）或調用cstdlib的abort()或exit()函數強制退出。

（二）

當operator new分配內存失敗（不足）時，會先調用一個客戶指定的錯誤處理函數new-handler，然後拋出一個異常（舊式的行為是返回一個空指針）。客戶使用set_new_handler來設定該行為，它是聲明於中的一個標准程序庫函數：

namespace std{
	typedef void(*new_handler)();//指向函數的指針
	new_handler set_new_handler(new_handler p) throw();//獲得分配內存失敗時應該被調用的函數指針，並返回本函數在調用前正在執行（但馬上就要被替換）的new-handler函數指針
}

當operator new無法滿足內存申請時，會不斷調用new-handler函數直到內存夠用。

（三）

一個設計良好的new-handler函數必須做以下事情：

讓更多內存可以被使用。一個做法是程序一開始就分配大量內存，當new-handler被調用時將這些內存空間歸還給程序使用。安裝另一個new-handler。如果當前的new-handler函數不能申請足夠內存，則可以使用set_new_handler替換為其他的合適版本。卸除new-handler，即將空指針傳遞給set_new_handler。一旦沒有安裝任何new-handler，operator new會在內在分配失敗時拋出異常。拋出bad_alloc（或其派生類對象）的異常。這樣的異常不會被operator new捕捉，因此會被傳播到內存申請處。不返回，通常調用abort()或exit()。

（四）

為支持類專屬的new-handler，可以在類中聲明需要的new_handler函數，並提供類專屬的set_new_handler（指定new-handler）和operator new（確保在分配類對象內存的過程中以該類專屬的new-handler替換全局的new-handler）版本。具體過程為：


（1）聲明一個類型為new_handler的靜態成員函數，用以指向該類的new-handler。例如：

class Widget {
public:
	static new_handler set_new_handler(new_handler p) throw();
	static void* operator new(size_t size) throw(bad_alloc);
private:
	static new_handler currentHandler;
};

注意static成員必須在類外定義（除非是const且是int型），所以需要這麼寫：

std::new_handler Widget::currentHandler = 0;

（2）set_new_handler函數將它獲得的指針存儲起來，然後返回調用前存儲的指針（與標准set_new_handler）相同：
std::new_handler Widget::set_new_handler(std::new_handler p) throw() {
	std::new_handler oldHandler = currentHandler;
	currendHandler = p;
	return oldHandler;
}

（3）使該類的operator new做以下事情：
調用標准set_new_handler，告訴該類的錯誤處理函數，這會將該類的new-handler安裝為全局的new-handler。調用全局的operator new，執行實際的內存分配。如果分配失敗，全局的operator new會調用該類的new-handler，因為那個函數剛剛被安裝為全局的new-handler。如果全局的new-handler最終無法分配足夠內存，會拋出bad_alloc異常，在此情況下該類的operator new必須恢復原來的全局new-handler，然後再傳播該異常。為確保原來的new-handler總是能夠被重新安裝，該類將全局new-handler視為“資源”並使用資源管理對象來防止資源洩漏。如果全局operator new能夠分配足夠的內存，會返回一個指針指向分配的地址。該類的析構函數會管理全局new-handler，它會自動將該類operator new被調用前的那個全局new-handler恢復回來。

（五）

實例：從資源處理類開始，只有基礎性的RAII操作，在構造過程中獲得一筆資源，並在析構過程中歸還：

class NewHandlerHolder {
public:
	explicit NewHandlerHolder(std::new_handler nh) : handler(nh) {}  //取得目前的new-handler
	~NewHandlerHolder() {
		set_new_handler(handler);
	}  //釋放new-handler
private:
	std::new_handler handler;   //保存new-handler
	NewHandlerHolder(const NewHandlerHolder&);   //阻止復制行為
	NewHandlerHolder& operator= (const NewHandlerHolder&);
};

假設有一個類Widget，它實現operator new的方法：

void* Widget::operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc) {
	NewHandlerHolder h(std::set_new_Handler(currentHandler));  //安裝Widget的new-handler
	return ::operator new(size);  //分配內存或拋出異常，恢復全局new-handler
}

Widget的客戶應該類似如下方式new-handler：

void outOfMem();	//聲明內存分配失敗時的處理函數
Widget::set_new_handler(outOfMem);	//將上面的函數設定為Widget的new-handler函數
Widget* pw1 = new Widget;	//如果內存分配失敗，調用outOfMem()
std::string* ps = new std::string;//如果內存分配失敗，調用全局的new-handler函數（如果有的話）
Widget::set_new_handler(0);	//設定Widget專屬的new-handler為空，失去專屬版本
Widget* pw2 = new Widget;	//如果內存分配失敗，則拋出異常


（六）

可以將上述方法抽象，建立mixin風格的基類，它允許派生類繼承單一特定能力（這裡是“設定該類專屬的new-handler“），並把該基類抽象為模板類以提高復用性。
代碼如下：

template
class NewHandlerSupport {
public:
	static std::new_handler set_new_handler(std::new_handler p) throw();
	static void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc);
private:
	static std::new_handler currentHandler;
};

template
std::new_handler NewHandlerHolder::set_new_handler(std::new_handler p) throw() {
	std::new_handler oldHandler = currentHandler;
	currentHandler = p;
	return oldHandler;
}

template
void* NewHandlerSupport::operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc){
	NewHandlerHolder h(std::set_new_handler(currentHandler));
	return ::operator new(size);
}

因為對於class裡面的static成員變量的初始化必須要在class的外面定義。

所以以下是將每一個currentHandler初始化為null

template
std::new_handler NewHandlerSupport::currentHandler = 0;


（七）

對於一個具體的類，添加專屬的set_new_handler就很容易了：繼承。

class Widget : public NewHandlerSupport{
	...	//和先前一樣，但不必聲明set_new_handler或operator new
};


（八）

6.舊式的operator new在內存分配失敗後返回null，為了兼容舊代碼，C++提供了另

一形式的operator new，稱為nothrow形式，在new使用的場合使用了nothrow對象（定義於頭文件中）。建議不要使用。因為如果構造函數也拋出異常的話，那樣的話會產生遞歸發生異常。




請記住：

（1）set_new_handler允許客戶指定一個函數，在內存分配無法獲得滿足時被調用。

（2）Nothrow new是一個頗為局限的工具，因為它只適用於內存分配；後繼的構造函數調用還是有可能拋出異常的。