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我想知道当给定一个与对象的真实内存位置不同的基类指针时，删除运算符如何计算出需要释放的内存位置。

我想在我自己的自定义分配器/释放器中复制这种行为。

考虑以下层次结构：

struct A
{
    unsigned a;
    virtual ~A() { }
};

struct B
{
    unsigned b;
    virtual ~B() { }
};

struct C : public A, public B
{
    unsigned c;
};

我想分配一个 C 类型的对象并通过 B 类型的指针删除它。据我所知，这是对 operator delete 的有效使用，它在 Linux/GCC 下工作：

C* c = new C;
B* b = c;

delete b;

有趣的是，指针'b'和'c'实际上指向不同的地址，因为对象在内存中是如何布局的，而删除操作符“知道”如何找到和释放正确的内存位置。

我知道，一般来说，在给定基类指针的情况下，不可能找到多态对象的大小：找出多态对象的大小。我怀疑通常也无法找到对象的真实内存位置。

笔记：

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7 回答 7

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这显然是特定于实现的。在实践中，实现事物的明智方法相对较少。从概念上讲，这里有几个问题：

  1. 您需要能够获得指向最派生对象的指针，即（在概念上）包含所有其他类型的对象。

    在标准 C++ 中，您可以使用以下命令执行此操作dynamic_cast：

    void *derrived = dynamic_cast<void*>(some_ptr);

    C*仅从 a得到支持B*，例如：

    #include <iostream>

struct A
{
    unsigned a;
    virtual ~A() { }
};

struct B
{
    unsigned b;
    virtual ~B() { }
};

struct C : public A, public B
{
    unsigned c;
};

int main() {
  C* c = new C;
  std::cout << static_cast<void*>(c) << "\n";
  B* b = c;
  std::cout << static_cast<void*>(b) << "\n";
  std::cout << dynamic_cast<void*>(b) << "\n";

  delete b;
}

    在我的系统上提供以下内容

    0x912c008
0x912c010
0x912c008

  2. 一旦完成，它就会成为标准的内存分配跟踪问题。通常这是通过以下两种方式之一完成的，要么a）在分配的内存之前记录分配的大小，然后找到大小只是一个指针减法，要么b）在某种数据结构中记录分配和释放内存。有关更多详细信息，请参阅this question，它有一个很好的参考。

    使用 glibc，您可以相当明智地查询给定分配的大小：

    #include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>

int main() {
  char *test = (char*)malloc(50);
  std::cout << malloc_usable_size(test) << "\n";
}

    该信息可用于类似地释放/删除，并用于确定如何处理返回的内存块。

malloc_useable_sizelibc 源代码的 malloc/malloc.c 中给出了实现的确切细节：

（以下包括 Colin Plumb 的轻微编辑解释。）

内存块使用“边界标记”方法维护，如 Knuth 或 Standish 中所述。（有关此类技术的调查，请参阅 Paul Wilson 的论文 ftp://ftp.cs.utexas.edu/pub/garbage/allocsrv.ps。）空闲块的大小存储在每个块的前面和结尾。这使得将碎片化的块合并成更大的块非常快。大小字段还包含表示块是空闲还是正在使用的位。

分配的块如下所示：

    块-> +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ -+-+-+-+-+-+-+-+-+
            | 前一个块的大小，如果已分配 | |
            +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- +-+-+-+-+-+-+-+
            | 块的大小，以字节为单位 |M|P|
      内存-> +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ -+-+-+-+-+-+-+-+-+  
            | 用户数据从这里开始......  
            . .  
            . （malloc_usable_size() 字节）。  
            . |   
nextchunk-> +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ -+-+-+-+-+-+-+-+-+     
            | 块大小 |  
            +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- +-+-+-+-+-+-+-+
于 2012-07-31T17:24:33.083 回答
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销毁基类指针需要您实现了虚拟析构函数。如果你不这样做，所有的赌注都会被取消。

第一个调用的析构函数将是由虚拟机制（vtable）确定的最派生对象的析构函数。这个析构函数知道对象的大小！它可以将这些信息隐藏在某个地方，或者将其传递到析构函数链中。

于 2012-07-31T17:23:58.437 回答
7

它的实现已定义，但一种常见的实现技术是operator delete实际上由析构函数调用（而不是其中的代码delete），并且析构函数有一个隐藏参数来控制是否operator delete调用。

使用此实现，大多数对析构函数的调用（所有显式 dtor 调用、对 auto 和静态变量的调用，以及从派生析构函数对基析构函数的调用）都会将额外隐藏的 arg 设置为 false（因此不会调用 operator delete）。但是，当存在删除表达式时，它会调用隐藏参数为 true 的对象的顶级析构函数。在您的示例中，这将是 C::~C()，因此它将知道为整个对象回收内存

于 2012-07-31T17:26:03.633 回答
1

编译delete操作符时，编译器需要确定在析构函数执行后调用的“释放”函数。请注意，析构函数与释放调用没有任何直接关系，但它确实对编译器如何查找释放函数有影响。

在通常情况下，对象没有特定类型的释放函数，在这种情况下使用全局释放函数并且总是隐式声明（C++03 3.7.3/2）：

void operator delete(void*) throw();

请注意，此函数甚至不接受大小参数。它需要根据指针的值来确定分配大小。这可以通过在地址之前存储分配的大小来完成（是否有其他方式的实现？）。

但是，在决定使用该释放函数之前，编译器会执行查找以查看是否应使用特定于类型的释放函数。该函数可以有单个参数 (a void*) 或两个参数 (avoid*和 a size_t)。

在查找释放函数时，如果用作操作数的指针的静态类型delete具有虚析构函数，则（C++03 12.5/4）：

释放函数是在动态类型的虚拟析构函数定义中通过查找找到的函数

实际上，operator delete()对于具有虚拟析构函数的类型，任何释放函数都是虚拟的，即使实际函数必须是虚拟的static（标准在 12.5/7 中对此进行了说明）。在这种情况下，编译器可以根据需要传递对象的大小，因为它可以访问对象的动态类型（对对象指针的任何必要调整都可以通过相同的方式找到）。

如果操作数的静态类型delete是静态的，则operator delete()释放函数的查找遵循通常的规则。同样，如果编译器选择需要大小参数的释放函数，它可以这样做，因为它在编译时知道对象的静态类型。

最后一种情况会导致未定义的行为：如果指针的静态类型没有虚拟析构函数但指向派生类型对象，则编译器可能会查找错误的释放函数并传递错误的大小。但由于这是未定义行为的结果，所以没关系。

于 2012-07-31T18:54:25.423 回答
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通常的实现（理论上，可能还有其他实现，我怀疑实际上是否存在）是每个基础对象都有一个 vtable（如果没有，基础对象不是多态的，不能用于删除）。该 vtable 不仅包含指向虚函数的指针，还包含整个 RTTI 所需的内容，包括从当前对象到最派生对象的偏移量。

为了解释（任何真正的实现可能存在差异，我可能犯了一些错误），这里是真正使用的：

struct A_VTable_Desc {
   int offset;
   void* (destructor)();
} AVTable = { 0, A::~A };

struct A_impl {
   unsigned a;
   A_VTable_Desc* vptr;
};

struct B_VTable_Desc {
   int offset;
   void* (destructor)();
} BVtable = { 0, &B::~B };

struct B_impl {
   unsigned b;
   B_VTable_Desc* __vptr;
};

A_VTable_Desc CAVtable = { 0, &C::~C_as_A };
B_VTable_Desc CBVtable = { -8, &C::~C_as_B };

struct C {
   A_impl __aimpl;
   B_impl __bimpl;
   unsigned c;
};

并且 C 的构造函数隐式地执行类似的操作

this->__aimpl->__vptr = &CAVtable;
this->__bimpl->__vptr = &CBVtable;
于 2012-07-31T17:45:06.967 回答
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指向多态对象的指针通常实现为指向对象和虚拟表的指针，其中包含有关对象底层类的信息。delete 会知道这些实现细节并找到合适的析构函数

于 2012-07-31T17:24:53.733 回答
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它可以像 malloc 一样做到这一点。一些 malloc 会记录对象本身之前的大小。大多数现代 malloc 都复杂得多。请参阅tcmalloc，这是一种快速分配器，可将相同大小的对象在页面上保持在一起，因此它只需要在页面粒度上保留大小信息。

于 2012-07-31T17:27:10.830 回答