重载运算符 new 的线程安全

Question

虽然标准不保证new 的线程安全，但大多数多线程操作系统support thread-safe operator new。

我正在为我的代码中某些class（比如MyClass）的动态分配实现我自己的内存管理。对于MyClass 的线程安全，我可能不得不使用pthread 或boost:: 库。

我认为如果new已经线程安全，那么我可以为MyClass 重载它并利用它的安全性而不必担心使用这些库。

class MyClass {
// data
public:
  void* operator new (size_t);
  void operator delete (void*);
};

对于 C++03 系统/编译器，这是一个公平的假设吗？

编辑：因为我的问题并没有被少数用户关注。我正在详细说明那部分：

如果我有 2 个线程分别执行 new int() 和 new int()，则将返回 2 个唯一的内存地址。现在，在我重载的MyClass::new 中，我没有使用全局::new() 或任何线程库；但是自己的内存管理器（它对线程一无所知）。伪代码：

char pool[BIG_SIZE];
void* MyClass::operator new (size_t size)
{
  // get some memory from 'pool' without using any thread library
  return p;
}

我的假设是，由于全局 ::new 是线程安全的，因此重载的 operator new 也应该是线程安全的。换句话说，编译器应该在遇到new 关键字的任何地方发出与线程安全相关的代码。这是一个正确的假设吗？

Answer 1

我认为对于您编辑的问题，答案是肯定的“否”。

您似乎也对新运算符和新表达式感到困惑（没有::new() 这样的东西，只有::new 和::operator new()），所以也许最好将其分解。

当您编写T * p = new T; 时，其中T 有一个重载的operator-new，然后会发生与以下等价的序列：

void * addr = T::operator new(sizeof(T));  // #1
::new (addr) T;                            // global placement-new

#1 中的函数调用很重要。这个调用是线程安全的吗？好吧，这完全取决于您如何定义该函数！标准中没有任何内容可以保证该函数的任何特定行为，毕竟这是一个完全普通的函数。

（新）标准或编译器供应商唯一保证的是默认提供的全局函数void * ::operator new(std::size_t) throw(std::bad_alloc); 是线程安全的。所以如果你用那个写你自己的函数，你没问题；否则你只能靠自己了：

struct Foo
{
  static void * operator new(size_t n) { return ::operator new(n); } // OK
};

struct Bar
{
  static void * operator new(size_t n) { horribly_broken_function(); return 0x0505; }
  // probably not OK
}

Answer 2

来自更新的问题：

我的假设是，由于 global ::new 是线程安全的，所以这个重载的 operator new 也应该是线程安全的。换句话说，编译器应该在遇到 new 关键字时发出与线程安全相关的代码。这是一个正确的假设吗？

没有。

或者，从老套的意义上说是的，它对编译器生成的所有代码都很重要，即不允许编译器引入原始源代码中不存在的数据竞争（原则上，前面的措辞是可以在 C++11 内存模型中找到，但实际上支持线程的 C++98 编译器无论如何都会遵循它，否则就不可能创建健壮的线程程序）。

IOW，编译器可以帮助您创建线程安全代码，使其不会使您编写的线程安全代码成为线程不安全的。但是，情况并非如此。没有神奇的线程安全精灵粉，编译器可以洒在你的线程不安全代码上以使其成为线程安全的。

另一种解释是专门写的。运营商 new 从评论中复制粘贴“n.m”：

MyClass::operator new 只是一个语法有些奇怪的常规函数​​。它与任何 ::operator 新变体无关，也不会神奇地继承它们的线程安全性

或来自“Kerrek SB”的相同内容：

就像 n.m.上面，我不听你的问题——重载的运算符只是一个完全普通的（静态）成员函数。它和你做的一样好或一样坏！如果你的 operator 内部的内存获取使用 ::operator new(n);，那么那个特定的调用是线程安全的，你也必须使其他一切都是线程安全的

说实话，我很难弄清楚这里仍然不清楚的地方..

Answer 3

是的。

但请注意，在 C++11 中，new 是线程安全的。

当然，当你添加线程不安全代码时，它会使你的operator new线程不安全。

根据您的编辑（改变了整个问题）：

编译器在新调用周围添加线程安全代码的假设是非常错误的。健全的实现将始终在 operator new 的内部实现中添加线程安全性（已经因为效率考虑，如每线程内存池）。

也就是说，当你编写一个线程不安全的分配函数时，仅仅将它命名为operator new 并不会神奇地使它成为线程安全的，因为这就像任何其他函数一样，只是有一种特殊的调用方式。