安置开销 new[]

Question

当前草案标准明确states 表明放置new[] 可以有空间开销：

这种开销可能会应用于所有数组 new 表达式，包括那些引用库函数 operator new[](std​::​size_t, void*) 和其他布局分配函数的表达式。每次调用 new 时，开销可能会有所不同。

所以大概他们有什么想法，为什么编译器需要这种开销。它是什么？编译器可以将此开销用于任何有用的事情吗？

在我的理解中，要破坏这个数组，唯一的解决方案是在循环中调用析构函数（我是对的吗？），因为没有放置 delete[]（顺便说一句，我们不应该有放置 @987654327 @ 正确破坏数组，而不仅仅是它的元素？）。所以编译器不必知道数组长度。

我认为由于这种开销不能用于任何有用的事情，编译器不会使用它（因此这在实践中不是问题）。我用这个简单的代码检查了编译器：

#include <stdio.h>
#include <new>

struct Foo {
    ~Foo() { }
};

int main() {
    char buffer1[1024];
    char buffer2[1024];

    float *fl = new(buffer1) float[3];
    Foo *foo = new(buffer2) Foo[3];

    printf("overhead for float[]: %d\n", (int)(reinterpret_cast<char*>(fl) - buffer1));
    printf("overhead for Foo[]  : %d\n", (int)(reinterpret_cast<char*>(foo) - buffer2));
}

GCC 和 clang 根本不使用任何开销。但是，对于 Foo 情况，MSVC 使用 8 个字节。 MSVC 可以出于什么目的使用此开销？

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这里有一些背景，我为什么提出这个问题。

之前有关于这个主题的问题：

• Array placement-new requires unspecified overhead in the buffer?
• Can placement new for arrays be used in a portable way?

据我所知，这些问题的寓意是避免使用布置new[]，并在循环中使用布置new。但是这个解决方案不会创建一个数组，但是使用operator[] 的元素彼此相邻，这不是一个数组，对它们来说是未定义的行为。这些问题更多是关于如何避免放置new[]，但这个问题更多是关于“为什么？”。

Answer 1

当前的标准草案明确规定...

为了澄清，这条规则（可能）自标准的第一个版本以来就存在（我可以访问的最早版本是 C++03，它确实包含该规则，我发现没有关于需要添加规则的缺陷报告)。

所以大概他们有什么想法，为什么编译器需要这个开销

我怀疑标准委员会没有考虑任何特定的用例，而是添加了规则以保持现有编译器符合此行为。

MSVC 可以出于什么目的使用此开销？ “为什么？”

这些问题只有 MS 编译器团队才能自信地回答，但我可以提出一些猜想：

调试器可以使用该空间，这将允许它显示数组的所有元素。地址清理程序可以使用它来验证数组是否溢出。也就是说，我相信这两种工具都可以将数据存储在外部结构中。

考虑到开销只在非平凡析构函数的情况下保留，可能是用来存储到目前为止构造的元素数量，以便编译器知道在发生异常时要销毁哪些元素在其中一个构造函数中。同样，据我所知，这也可以存储在堆栈上的单独临时对象中。

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对于它的价值，Itanium C++ ABI 同意不需要开销：

如果使用的new operator 是::operator new[](size_t, void*)，则不需要cookie。

其中cookie指的是数组长度开销。

Answer 2

动态数组分配是特定于实现的。但是实现动态数组分配的常见做法是在开始之前存储它的大小（我的意思是在第一个元素之前存储大小）。这完全重叠：

表示数组分配开销；的结果 new-expression 将从返回的值偏移这个量 通过运算符 new[]。

“放置删除”没有多大意义。 delete 所做的是调用析构函数和释放内存。 delete 在所有数组元素上调用析构函数并释放它。显式调用析构函数在某种意义上是“放置删除”。

Answer 3

当前的草案标准明确规定放置 new[] 可以有空间开销...

是的，也让我大吃一惊。我将它（正确或错误）作为问题发布在 GitHub 上，请参阅：

https://github.com/cplusplus/draft/issues/2264

所以大概他们有什么想法，为什么编译器需要这种开销。它是什么？编译器可以将此开销用于任何有用的事情吗？

据我所知，没有。

在我的理解中，要破坏这个数组，唯一的解决方案是在循环中调用析构函数（我是对的吗？），因为没有放置 delete[]（顺便说一句，我们不应该有放置 delete[ ] 来正确破坏数组，而不仅仅是它的元素？）。所以编译器不必知道数组长度。

绝对是你所说的第一部分。但是我们不需要放置delete []（我们可以在循环中调用析构函数，因为我们知道有多少元素）。

我认为由于这种开销不能用于任何有用的事情，编译器不会使用它（因此这在实践中不是问题）。我用这个简单的代码检查了编译器：

...

GCC 和 clang 根本不使用任何开销。但是，对于 Foo 情况，MSVC 使用 8 个字节。 MSVC 可以出于什么目的使用此开销？

这很令人沮丧。我真的认为 all 编译器不会这样做，因为没有意义。它仅由delete [] 使用，无论如何您都不能将其与放置new 一起使用，所以...

所以，总而言之，放置new [ ] 的目的应该是让编译器知道数组中有多少个元素，以便它知道要调用多少个构造函数。这就是它应该做的所有。时期。

Answer 4

（编辑：添加更多细节）

但是这个解决方案不会创建一个数组，而是相邻的元素，这不是一个数组，使用 operator[] 对他们来说是未定义的行为。

据我了解，这并不完全正确。

[basic.life]
T 类型对象的生命周期开始于：
(1.1) — 获得类型 T 具有正确对齐和大小的存储，并且
(1.2)——如果对象有非空初始化，则其初始化完成

数组的初始化包括其元素的初始化。 （重要：标准可能不直接支持此语句。如果确实不支持，则这是标准中的缺陷，导致创建除new[]之外的可变长度数组未定义。特别是，用户不能写他们自己替换std::vector。我不认为这是标准的意图）。

因此，只要有一个char 数组的大小和对齐方式适合N 类型的T 对象数组，则满足第一个条件。

为了满足第二个条件，需要初始化N 类型为T 的单个对象。这种初始化可以通过将原始char 数组地址一次增加sizeof(T) 并在结果指针上调用placement new 来实现。