C++-如何安全地包装malloc或使用新运算符进行模拟

C++ - How to safely wrap malloc or emulate with the new operator

本文关键字：运算符 模拟 malloc 包装 何安全 安全 C++-      更新时间：2023-10-16

在C++中的函数中封装malloc有一种公认的安全方法吗？我试图做的是分配任意大小的内存块，用于保存将二进制值写入固定大小缓冲区（即：机器指令）的函数的输出。我目前使用的方法是这样的：

class voidp {
  void *p;
public:
  voidp (void *pp) : p (pp) {}
  template<class T> operator T *() { return (T *) p; }
};
When converting C to C++, you can define malloc like this:
inline voidp
mymalloc (size_t size)
{
  return malloc (size);
}
#define malloc mymalloc

在许多情况下，似乎不允许显式转换为(void*)（至少在我的编译器中是这样），我必须使用上面基于模板的方法。

这种方法安全吗？对于"三条规则"（即：是否有任何构造函数需要禁用或明确定义/重载），是否有任何含义？

谢谢。

参考

  1. 我对C++运算符new的看法-在类型系统中打一个整体，访问2014-09-05，<http://www.scs.stanford.edu/~dm/home/papers/c++-new.html>
  2. 解决C面试中困扰我的记忆对齐问题，访问2014-09-05，<https://stackoverflow.com/questions/227897/solve-the-memory-alignment-in-c-interview-question-that-stumped-me>

编辑

我这样做的原因是，我试图使用比通过void* buffer = new char[100]分配一个字符块更好的东西。为了进一步详细说明，我正在编写一些较低级别的代码，根据我的建议，必须用C++而不是纯C编写。我还需要有动态内存分配方法，在堆上创建16字节、32字节和64字节对齐的内存块，就像下面的16字节对齐示例一样。

{
  void *mem = malloc(1024+15);
  void *ptr = ((uintptr_t)mem+15) & ~ (uintptr_t)0x0F;
  memset_16aligned(ptr, 0, 1024);
  free(mem);
}

我的应用程序在块中创建了一组低级别的机器指令，这些指令必须是16/32/64字节对齐的（否则会触发CPU级别的错误），然后将它们传递给板载DSP芯片，后者将它们作为实际指令运行，而不仅仅是输入数据。

主题1：旧的好void*

C++的类型比C强。这不是问题，而是解决方案编译器以这种方式截获了许多令人讨厌的问题，这些问题在调试时需要数小时才能发现。

简单的例子。下面的代码在C中编译。当我执行时，我得到一个核心转储。

FILE *fp;                     // file 
void *pbuff;                  // pointer to buffeer
pbuff = malloc(BUFSIZ); 
fp=fopen("test.txt", "rw");
fread(fp, BUFSIZ, 1, pbuff);  // ooops !!  Did you notice ?

为什么？我把fp和pbuff倒过来。两者都是void*至anything*和anything*至void*构建体的受害者。当然，经过实验的程序员不会在标准库上犯这样的错误！但剩下的怎么办？

使用C++时，这个错误代码不会编译，因为将void*pbuff转换为FILE*被认为是一个问题。

主题2：模板作废是一种安全的做法吗

C++有类和继承性。还有一大堆类型转换来突出显示你可以（现在仍然允许）做的奇怪的指针操作。C++再次简化了错误查找。例如，reinterpret_cast<>比控制更严格的static_cast<> 更值得注意

要做安全的事情，需要理解C++对象模型并使用适当的工具。您的voidp()非常聪明，但它不是OOP的合适工具。

简单的例子，首先是原生方式：

   struct A { std::string name; A(std::string s) : name(s) {} };
   struct B : A { int x, y;  B(std::string s, int a, int b) : A{ s }, x(a), y(b) {}  };
    ...
    A a{ "Chris" };
    B b{ "Tophe", 30, 40 };
    A *gpa = &a; 
    B *gpb = &b; 
    gpa = gpb;    // yes, works, because a B is an A and compiler knows it. 
    //gpb = gpa;  // No ! you can't without a recast !

现在使用voidp方法：

voidp pa(&a); 
voidp pb(&b);
pb = pa;  // no problem.  
gpb = pa;  // no problem ! Not even a cast to draw attention on potential issue !

所以你看，这相当不安全它真的隐藏了令人讨厌的错误！

主题3：malloc()比new好吗

老实说，使用malloc()，您可以轻松创建任何内容。而且很容易制造出错误尺寸的东西。。。。使用new，你也可以做一些奇怪的事情，但更难做基本的错误。

new可以调用对象构造函数。使用malloc()，您需要额外的步骤才能做到这一点。

然后，当你有malloc()时，你就有了free()。malloc()/free()非常适合C中的被动数据结构。但在C++中，当你想正确地去除一个对象时，你必须去存储它。所以delete确实更合适。

结论

我饶有兴趣地阅读了你的推荐信。的确，new有局限性。

但我不同意这篇文章的结论。与其避免new并切换回malloc()（同样：它非常适合C代码，但根本不适合C++），它将是研究标准库的更好方法，例如使用shared_ptr<>和其他智能指针。这些对于避免内存泄漏来说比重写自己版本的malloc要好得多。。。

编辑

你所做的具体用途可以在C++和中完成

char buffer[1024 + 15];     // allocation  on stack, or char *mem = new char[1024+15]  
char *ptr = reinterpret_cast<char*>(((uintptr_t)&buffer + 15) & ~(uintptr_t)0x0F);   // Yes
std::fill_n(ptr, 0, 1024);     // is memset_16aligned() really portable ?  
// nothing if on stack         // or delete[] mem if new was used

还有一个函数std::align()，用于计算ptr。还有一个新的位置可以在固定地址上分配C++对象，例如：

char* p = new(ptr)char[1024];  // of course you shouldn't delete this one

如果您正在编写C++代码。您应该使用new和delete。用C++编写C风格通常是不好的做法，因为C++编译器不会生成最佳的二进制文件。如果你发现自己用void做了很多类型的铸造，那么你可能做错了。

相反，使用C++11智能指针！

new和delete用于低级别库开发。有STL容器可用于缓冲区分配和取消分配。

在您的情况下，您可以尝试

std::vector<unsigned char> myBuffer(MAX_SIZE);
相关文章：