c++ - 获取动态 C 样式数组的大小与使用 delete[]。矛盾？

Question

我到处都读到，在 C++ 中，仅从指向该内存块的指针获取动态数组的大小是不可能的。

怎么可能没有办法只从指针中获取动态数组的大小，同时又可以通过delete []释放所有分配的内存> 就在指针上，不需要指定数组大小？

delete[]一定知道数组的大小吧？因此，此信息必须存在于某处。不应该吗？

我的推理有什么问题？

Answer 1

TL;DR 运算符 delete[] 破坏对象并释放内存。销毁需要信息 N(“元素数量”)。解除分配需要信息 S(“分配的内存大小”)。 S 总是被存储并且可以被编译器扩展查询。只有在破坏对象需要调用析构函数时才存储 N。如果存储了 N，则存储位置取决于实现。

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操作符delete []要做两件事:

a) 销毁对象(如有必要，调用析构函数)和

b) 释放内存。

让我们首先讨论(de)allocation，它 被许多编译器(如 GCC)委托(delegate)给 C 函数 malloc 和 free。 malloc 函数将要分配的字节数作为参数并返回一个指针。 free 函数只接受一个指针；字节数不是必需的。这意味着内存分配函数必须跟踪已分配的字节数。可能有一个函数可以查询已分配了多少字节(在 Linux 中可以使用 malloc_usable_size 来完成，在 Windows 中可以使用 _msize 来完成)。 这不是你想要的，因为它不会告诉你数组的大小，而是分配的内存量。由于 malloc 并不一定会提供您所要求的内存，因此您无法根据 malloc_usable_size 的结果计算数组大小:

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

int main()
{
    std::cout << malloc_usable_size(malloc(42)) << std::endl;
}

这个例子给你 56，而不是 42:http://cpp.sh/2wdm4

请注意，将 malloc_usable_size(或 _msize)应用于 new 的结果是未定义的行为。

那么，现在让我们讨论对象的构造和破坏。在这里，您有两种删除方式:delete(用于单个对象)和 delete[](用于数组)。在非常旧的 C++ 版本中，您必须将数组的大小传递给 delete[] 运算符。正如你所提到的，现在情况并非如此。编译器跟踪此信息。 GCC 在数组的开头添加了一个小字段，其中存储了数组的大小，以便它知道必须多久调用一次析构函数。你可能会问:

#include <iostream>

struct foo {
    char a;
    ~foo() {}
};

int main()
{
    foo * ptr = new foo[42];
    std::cout << *(((std::size_t*)ptr)-1) << std::endl;
}

此代码为您提供 42:http://cpp.sh/7mbqq

仅针对协议(protocol):这是未定义的行为，但在当前版本的 GCC 中它可以工作。

因此，您可能会问自己为什么没有查询此信息的功能。答案是 GCC 并不总是存储这些信息。在某些情况下，对象的销毁是一个无操作(并且编译器能够弄清楚)。考虑以下示例:

#include <iostream>

struct foo {
    char a;
    //~foo() {}
};

int main()
{
    foo * ptr = new foo[42];
    std::cout << *(((std::size_t*)ptr)-1) << std::endl;
}

这里的答案是不再是 42:http://cpp.sh/2rzfb

答案就是垃圾——代码又是未定义的行为。

为什么？因为编译器不需要调用析构函数，所以不需要存储信息。而且，是的，在这种情况下，编译器不会添加跟踪已创建对象数量的代码。只有分配的字节数(可能是 56，见上文)是已知的。