C++ New崩溃原理及解决方法

大部分的C++开发者在他们的代码中会广泛的使用STL。如果你直接用STL和Visusal Studio 6.0,,那么你的程序将在内存很低的情况下极有可能崩溃掉。原因在于没有对new操作的结果进行检验。更糟的是,若new操作确实失败了,得到的反馈也没有一个标准可言——有的编译器会返回空指针,而有的会抛出异常。 总之,如果你在MFC的项目中用STL,请注意MFC有它自己的规则。这篇文章主要讨论这些问题,解释最新的Visual C++编译器的默认行为有了怎样的改变,并概述你在使用Visual C++ 6.0时必须要做出的一些修改,这样即使在new操作失败时你也能安全地使用STL。

背景

有多少程序员会检查new操作是否失败?是否有需要经常做这样的检查?我见过一些庞大而复杂的C++工程,它们是用Visual C++ 6.0写的,但没有看到一处对new的返回结果是否是NULL进行了检查。请注意是对new返回NULL的检查。Visual C++ 6.0中,new操作失败时的默认行为是返回一个NULL指针而不是抛出异常。Visual C++ 2003中,C运行时库(C Runtime Library)的new失败时还是返回NULL,但标准C++库(Standard C++ Library)中的new失败时会抛出异常。New失败时究竟是何种行为要看linker中是标准C++库在前面还是C运行时库在前面。若标准C++库在前面,则会抛出异常;而C运行时库在前面,则只返回NULL。要改写这个行为并强制使用会抛异常的那个new,我们需要显示的链接thrownew.obj。在Visual C++ 2005、2008及2010中,除非显示链接nothrownew.obj,否则不管是C运行时库还是标准C++库,都会抛出异常。另外要注意的是,这里描述的行为都不涉及托管代码或.NET框架。若原有的Visual C++ 6.0风格的代码没有预料到new操作会丢出异常,将所有这些代码移植到高版本编译器后,若是其中的new会抛出异常,那么产生的程序极有可能会在运行时意外终止。对这点我们必须要注意.

C++标准规定,new操作符必须在失败时抛出异常,具体来说,这个异常得是std::bad_alloc。这只是标准而已,具体在Visual C++中的情形请见下表:

版本 纯C++ MFC

Visual C++ 6.0返回NULLCMemoryException

> 6.0std::bad_allocCMemoryException

可见,在MFC环境下,抛出的异常并不是C++标准上要求的。如果你用的STL中用catch (std::bad_alloc)来处理内存分配失败,那这个只能在没有MFC的环境下才可以。Visual C++ 6.0中的STL用catch (…)来处理new失败的情况,这种写法可以在MFC中正常工作。

返回NULL的new操作符

通常两种情形下不需要检查new返回的指针是否是NULL:new永远不会失败或new会抛出异常。

即使你认为new永远都不会失败,但不检查返回值是一个很差的编程习惯。桌面应用程序一般不太可能会遭受内存耗尽的窘境。但一些服务器上需要24小时运行的程序就比较有可能碰到内存耗尽的情况,尤其是在一台共享应用程序服务器上。如果你不能保证你的应用程序一直是一个字节都不泄露的,那由内存产生错误的几率就会增加。

如果你不检查返回的指针是否是NULL的原因是由于new会抛出异常,这也情有可原。毕竟,C++标准规定new在失败时要抛出异常,但这不是Visual C++ 6.0的默认做法,它只会返回一个NULL指针。尽管之后的版本有支持C++标准,但6.0中的做法(尤其是在和STL一起使用时)会产生问题。STL中会假定new失败时会抛出异常,不管使用的是何种编译器。事实上,如果new没有表现出这种行为并由于内存分配失败而得到一个NULL指针,STL接下来的行为将是不可预测的,而程序也有很大的可能崩溃掉。

标准模板库

开发人员在C++开发过程中越来越依赖于STL。STL在C++模板的基础上提供了很多类及函数。用STL有几个好处:首先,这个库为各种通用任务提供了一个一致的接口;其次,这部分代码被广泛地测试过,因此可以认为它已经没有bug了;最后,里面的算法也是最佳的。

为了使STL能使用,编译器要支持C++标准。Visual C++编译器预装了一个STL,其他厂家的也是能使用的。

Visual C++ 6.0和new操作符

当new失败时返回NULL,可以认为这个行为是Bug,因为它与标准不符。所有STL的实现,包括Visual C++自带的,都预期new操作符在失败时会抛出异常。尽管可以改变new的行为使其遇到错误时抛出异常,但这会带来更多的不规范。我们通过以下的代码来说明问题:

1.#include < string >

2.voidFoo()

3.{

4.std::string str("A very big string");

5.}

6.

在Visual C++ 6.0中,上面的代码最终会调用到STL中如下的函数(节选,为说明的方便多余的代码已拿掉):

01.void_Copy(size_type _N)

02.{

03….

04._E *_S;

05._TRY_BEGIN

06._S = allocator.allocate(_Ns + 2, (void*)0);

07._CATCH_ALL

08._Ns = _N;

09._S = allocator.allocate(_Ns + 2, (void*)0);

10._CATCH_END

11….

12._Ptr = _S + 1;

13.// ACCESS VIOLATION

14._Refcnt(_Ptr) = 0;

15….

16.}

17.

我们一直在旅行,一直在等待某个人可以成为我们旅途的伴侣,

C++ New崩溃原理及解决方法

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