为什么我更喜欢使用自由存储而不是堆

Why should I prefer using the free store over the heap?

本文关键字：存储 自由 更喜欢 为什么      更新时间：2023-10-16

在exception c++中，Herb Sutter在Item 35中写道:

更倾向于使用自由存储(new/delete)。避免使用堆(malloc/free)。

我为什么要?

如果一个实现选择通过使用malloc来实现new，可能会产生开销，因此就性能而言，这看起来是一个糟糕的建议。

c++中的new和delete关键字通常是根据malloc和free来实现的，但是它们被设计成做不同的事情。

在c++中，如果输入

new T(/* args */)

c++将执行以下操作:

  • 尝试分配足够的内存来容纳类型为T的对象。
  • 如果失败，尝试使用新的处理程序来释放空间，如果没有可用的内存，最终抛出std::bad_alloc对象。
  • 尝试在该内存块中构造一个T类型的对象。
  • 如果T类型对象的构造抛出异常，自动释放内存。

如果你只是使用malloc，你必须手动完成所有这些步骤，这将是非常，非常困难。它可能看起来像这样:

T* memory = nullptr;
while (true) {
   memory = static_cast<T*>(malloc(sizeof(T)));
   if (memory != nullptr) break;
   std::get_new_handler()();  
}
try {
    new (memory) T(/* args */);
} catch (...) {
    free(memory);
    throw;
}

这里还有一些其他的细微差别，我已经掩盖了(比如调用operator new而不是malloc，或者处理零大小的请求等)，但我希望这有助于解释new和malloc是如何不同的。

那么为什么要使用new而不是malloc呢?嗯，有几个原因:

  • 这样安全多了。使用malloc，您可能会忘记检查空指针的返回类型，或者您可能会请求错误的存储空间量，或者您可能会忘记调用对象的构造函数，或者如果构造函数抛出异常，您可能会忘记释放内存，等等。

  • 它更类型安全。 malloc返回一个void*，它只是一个指向内存块的指针。使用malloc，必须将指针强制转换为正确的类型，这可能会在后面引入错误。

  • 允许自定义。某些类型重载operator new以一种不寻常的方式请求内存，例如从池分配程序或从某些可能更快的内存块请求内存，或者使用针对使用模式进行优化的自定义分配程序。考虑到这一点，您可以通过定义operator new和operator delete，自动定制为类型为T的对象动态分配内存的所有时间。如果您使用malloc，则必须在整个程序中跟踪所有内存分配站点。

也就是说，malloc有一些优点。如果您确定要分配的对象是普通对象(例如仅保存数据的原语或结构体)，那么使用malloc可能会稍微快一些。malloc还允许您使用realloc，而free不允许。但老实说，在这种情况下，您最好使用std::vector或std::array，因为它们更安全，更容易调试，并且具有良好的编译器支持，可能会进行积极的优化。

希望这对你有帮助!

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