通过 malloc 为 std::string 数组分配内存不起作用

Question

我在堆上为字符串数组分配内存时遇到问题。分配新的工作，但每次 malloc 都会出现段错误。我首先想使用 malloc 的原因是我不想不必要地调用构造函数。

这很好用

std::string* strings = new std::string[6];

这不

std::string* strings = (std::string *)malloc(sizeof(std::string[6]));

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我注意到的一件事是，第一个变体（使用 new）分配 248 字节内存，而第二个变体仅分配 240 字节。无论我收集到的数组大小如何，这个 8 字节差异都是恒定的，而且我找不到差异的根源是什么。

这是出现段错误的整个代码。

#include <iostream>

void* operator new(size_t size)
{
    std::cout << size << std::endl;
    return malloc(size);
}

void* operator new [](size_t size)
{
    std::cout << size << std::endl;
    return malloc(size);
}

int main() {
    std::string* strings = new std::string[6];
    strings = (std::string *)malloc(sizeof(std::string[6]));

    strings[0] = std::string("test");

    return 0;
}

我注意到的另一件事是，如果我在 malloc 之后使用 memset 将我用 malloc 分配的所有字节设置为 0，上面的代码似乎可以工作。我不明白 8 字节差异来自哪里，如果这有效的话，而且为什么这个变体有效。为什么仅仅因为我将所有字节设置为 0 它就会起作用？

Answer 1

malloc()仅分配原始内存，但不会在该内存内构造任何对象。

new并且new[]都分配内存和构造对象。

如果你真的想用它malloc()来创建一个 C++ 对象数组（你真的不应该这样做！），那么你必须使用 自己调用对象构造函数placement-new，并在释放内存之前自己调用对象析构函数，例如：

std::string* strings = static_cast<std::string*>(
    malloc(sizeof(std::string) * 6)
);

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    new (&strings[i]) std::string;
}

...

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    strings[i].~std::string();
}

free(strings);

在 C++11 和 C++14 中，您应该使用std::aligned_storage来帮助计算数组内存的必要大小，例如：

using string_storage = std::aligned_storage<sizeof(std::string), alignof(std::string)>::type;

void *buffer = malloc(sizeof(string_storage) * 6);

std::string* strings = reinterpret_cast<std::string*>(buffer);

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    new (&strings[i]) std::string;
}

...

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    strings[i].~std::string();
}

free(buffer);

在 C++17 及更高版本中，您应该使用std::aligned_alloc()而不是malloc()直接使用，例如：

std::string* strings = static_cast<std::string*>(
    std::aligned_alloc(alignof(std::string), sizeof(std::string) * 6)
);

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    new (&strings[i]) std::string;
}

...

for(int i = 0; i < 6; ++i) {
    strings[i].~std::string();
}

std::free(strings);

Answer 2

分配vianew意味着构造函数被运行。new只要有可能，请始终将anddelete与 C++ 类（并且std::string是 C++ 类）一起使用。

当您执行malloc()/时free()，仅完成内存分配，不运行构造函数（析构函数）。这意味着，该对象尚未初始化。从技术上讲，您可能仍然可以使用放置new（即new(pointer) Type）来初始化它，但使用 classic 更好且更一致new。

如果您想分配多个对象，这就是容器的用途。请使用它们。多名顶级工程师致力于std::vector<>、std::array<>、std::set<>、std::map<>工作并达到最佳状态 -在性能、稳定性或其他指标上很难击败他们，即使你做到了，同一家公司的下一个编码员也需要了解你的特定数据结构。因此，建议不要在可以使用容器的地方使用自定义和本地实现的分配，除非有非常充分的理由（或者当然是教学目的）。