重载 New 时，New 与 Malloc

Question

我正在重载 new 和 delete 以实现我自己的小对象/线程安全分配器。

问题是当我重载new 时，我不能在不破坏普遍因果关系或至少在编译器的情况下使用new。我发现new 过载的大多数示例都使用Malloc() 进行实际分配。但根据我对 C++ 的理解，Malloc() 根本没有用例。

与此类似的多个答案，其中一些在 SO 之外的侵权行为较少：In what cases do I use malloc vs new?

我的问题是，在不使用Malloc() 的情况下重载运算符new 时如何分配实际内存？

（这主要是出于好奇，尽量不要太认真地看待过载背后的原因；我对此有一个单独的问题！）

Answer 1

简短回答：如果您不想要现有的malloc，则需要实现自己的堆管理器。

堆管理器，例如 Linux 的 glibc 中的 malloc，Windows 中的 HeapAlloc，是一种用户级算法。首先，请记住，堆针对分配小尺寸对象（例如 4~512 字节）进行了优化。

如何实现自己的堆管理器？至少，您必须调用在您的进程中分配内存块的系统 API。 Windows 有VirtualAlloc，Linux 有sbrk。这些 API 分配了大量内存，但大小必须是 page 大小的倍数。通常，x86 和 Windows/Linux 中的页面大小为 4KB。

获得一大块页面后，您需要实现自己的算法，如何将这个大内存切碎成更小的请求。一个经典的（还是很实用的）实现和算法是dlmalloc:http://g.oswego.edu/dl/html/malloc.html

要实现，您需要有几个用于记账的数据结构和一些用于优化的策略。例如，对于像 16、20、36、256 字节这样的小对象，堆管理器会维护每个大小的块列表。所以，有一个列表列表。如果请求的大小大于页面大小，则它只调用VirtualAlloc 或sbrk。然而，有效的实施是非常具有挑战性的。您不仅要考虑速度和空间开销，还要考虑缓存位置和碎片。

如果您对针对多线程环境优化的堆管理器感兴趣，请查看tcmalloc：http://goog-perftools.sourceforge.net/doc/tcmalloc.html

Answer 2

我认为在新的重载中调用 malloc() 没有问题，只要确保重载 delete 以便它调用 free()。但是如果你真的不想调用 malloc()，一种方法是通过另一种方式分配足够的内存：

class A {
    public:
        /* ... */
        static void* operator new (size_t size) {
            return (void *)new unsigned char[size];
        }
        static void operator delete (void *p) {
            delete[]((unsigned char *)p);
        }
        /* ... */
};