![GCC 下 C++ 中 new int[] 記憶體的額外資訊在哪裡？](/static/img/avatar/avatar-img36.jpg){kind=avatar}
RednaxelaFX2015-06-26 09:44:30嗯題主想像的“額外資訊”不是在operator new［］ （size_t sz）裡記錄的，而是編譯器在外面看情況額外生成了程式碼。
原因很簡單：全域性的operator new （size_t sz）和operator new［］ （size_t sz）並不知道要給什麼型別的物件分配空間，所以自然也不知道它們所需要記錄的額外元資料要些什麼。
而這些資訊從呼叫者的一側是知道的，所以就由編譯器在呼叫者的一側生成程式碼來做這些事情。
===================================================================
得把回答順序調整一下免得誤導了讀者⋯
先看倆例子。現在在我的老MacBook Air 2011上，用的編譯器是llvm-gcc-4。2。1，平臺是Mac OS X 10。7。5 x86-64。
第一個例子沒有虛解構函式：
#include
using
namespace
std
；
class
A
{
int
x
，
y
；
}；
// sizeof（A） == 8， x： 4， y： 4
int
main
（）
{
A
*
as
=
new
A
［
10
］；
delete
［］
as
；
return
0
；
}
這個版本里main（）被該版本的GCC編譯為類似下面虛擬碼：
int
main
（）
{
void
*
_tmp
=
：：
operator
new
［］（
sizeof
（
A
）
*
10
）；
A
*
as
=
reinterpret_cast
<
A
*>
（
_tmp
）；
：：
operator
delete
［］（
as
）；
return
0
；
}
沒有留下任何C++層面上的“額外資訊”。
第二個例子則使用虛解構函式：
#include
using
namespace
std
；
class
A
{
int
x
，
y
；
public
：
~
A
（）
{
}
}；
// sizeof（A） == 16， vptr： 8， x： 4， y： 4
// sizeof（size_t） == 8
int
main
（）
{
A
*
as
=
new
A
［
10
］；
delete
［］
as
；
return
0
；
}
這個版本的main（）則被這個GCC編譯為類似下面虛擬碼：
int
main
（）
{
void
*
_tmp
=
：：
operator
new
［］（
sizeof
（
A
）
*
10
+
sizeof
（
size_t
））
A
*
_tmpA
=
reinterpret_cast
<
A
*>
（
reinterpret_cast
<
size_t
*>
（
_tmp
）
+
1
）；
{
// array length recorded at offset： -sizeof（size_t）
*
（
reinterpret_cast
<
size_t
*>
（
_tmpA
）
-
1
）
=
10
；
A
*
_cur
=
_tmpA
；
for
（
int
_i
=
9
；
_i
！=
-
1
；
_cur
++
，
i
——
）
{
A
：：
A
（
_cur
）；
// call ctor： initialize vptr， etc
}
}
A
*
as
=
_tmpA
；
if
（
as
！=
nullptr
）
{
size_t
_len
=
*
（
reinterpret_cast
<
size_t
*>
（
as
）
-
1
）；
A
*
_cur
=
as
+
_len
；
// call dtor from last to first element in the array
while
（
_cur
！=
as
）
{
_cur
=
_cur
-
1
；
// call virtual dtor through vtable slot 0
auto
_vptr
=
reinterpret_cast
<
void
（
***
）（
A
*
）
>
（
_cur
）［
0
］；
_vptr
［
0
］（
_cur
）；
}
// call operator delete［］（size_t sz） with the original location
：：
operator
delete
［］（
reinterpret_cast
<
size_t
*>
（
as
）
-
1
）；
}
return
0
；
}
這個版本里，在new［］時GCC額外給陣列分配了1個size_t大小的隱藏欄位來記錄陣列元素的個數，並且在new［］之後會按順序呼叫建構函式；而在delete［］之前逆序會迴圈呼叫解構函式，然後再呼叫全域性的operator delete［］ （size_t sz）。
在GCC中，貫穿於C++的operator new［］ （size_t sz）的實現程式碼中的“關鍵點”是“ VEC_NEW_EXPR”。用這個詞搜尋GCC的程式碼就可以找到關鍵的實現程式碼。
例如說，重點之一在這裡：
gcc/init。c at 374fac5db1e3c3a2622705ae097f8685af34d1a4 · gcc-mirror/gcc · GitHub
/* Generate code for a new-expression， including calling the “operator
new” function， initializing the object， and， if an exception occurs
during construction， cleaning up。 The arguments are as for
build_raw_new_expr。 This may change PLACEMENT and INIT。 */
static
tree
build_new_1
（
vec
<
tree
，
va_gc
>
**
placement
，
tree
type
，
tree
nelts
，
vec
<
tree
，
va_gc
>
**
init
，
bool
globally_qualified_p
，
tsubst_flags_t
complain
）
其中從2621行開始是global operator new的處理，它會檢測該陣列是否需要“cookie”。這個“cookie”就是題主想找的C++語義層面的“額外資訊”。
（TYPE_VEC_NEW_USES_COOKIE）：
New macro to indicate when vec new must add a header containing the number of elements in the vector； i。e。 when the elements need to be destroyed or vec delete wants to know the size。
/* Use a global operator new。 */
/* See if a cookie might be required。 */
if
（
！
（
array_p
&&
TYPE_VEC_NEW_USES_COOKIE
（
elt_type
）））
這個宏的定義是：
gcc/cp-tree。h at b594087e1afe41db9d100f08644715702d6cfc1b · gcc-mirror/gcc · GitHub
/* Nonzero if `new NODE［x］‘ should cause the allocation of extra
storage to indicate how many array elements are in use。 */
#define TYPE_VEC_NEW_USES_COOKIE（NODE） \
（CLASS_TYPE_P （NODE） \
&& LANG_TYPE_CLASS_CHECK （NODE）->vec_new_uses_cookie）
===================================================================
關於operator new［］ （size_t sz）的實現，參考某個版本的GCC對應的libstdc++ / libsupc++吧。
全域性的operator new［］ （size_t sz）在這裡（這個是throw版；nothrow版在對應的
http：//
new_opvnt。cc
裡）：
gcc/new_opv。cc at master · gcc-mirror/gcc · GitHub
_GLIBCXX_WEAK_DEFINITION
void
*
operator
new
［］
（
std
：：
size_t
sz
）
_GLIBCXX_THROW
（
std
：：
bad_alloc
）
{
return
：：
operator
new
（
sz
）；
}
直接轉交給operator new（size_t sz）了。多狡猾 >_<
然後是全域性的operator new （size_t sz）
gcc/new_op。cc at master · gcc-mirror/gcc · GitHub
_GLIBCXX_WEAK_DEFINITION
void
*
operator
new
（
std
：：
size_t
sz
）
_GLIBCXX_THROW
（
std
：：
bad_alloc
）
{
void
*
p
；
/* malloc （0） is unpredictable； avoid it。 */
if
（
sz
==
0
）
sz
=
1
；
while
（
__builtin_expect
（（
p
=
malloc
（
sz
））
==
0
，
false
））
{
new_handler
handler
=
std
：：
get_new_handler
（）；
if
（
！
handler
）
_GLIBCXX_THROW_OR_ABORT
（
bad_alloc
（））；
handler
（）；
}
return
p
；
}
正常路徑上本質上就是呼叫了libc的malloc（size_t sz）而已，額外資訊也不是在這裡寫入的。
同理，預設的全域性oeprator delete［］ （size_t sz）也是直接轉交給operator delete （size_t sz），後者則轉交給libc的free（）。
至於說placement new，預設行為是什麼也不做：
gcc/new at master · gcc-mirror/gcc · GitHub
// Default placement versions of operator new。
inline
void
*
operator
new
（
std
：：
size_t
，
void
*
__p
）
_GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
{
return
__p
；
}
inline
void
*
operator
new
［］（
std
：：
size_t
，
void
*
__p
）
_GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
{
return
__p
；
}
所以跟儲存相關的“額外資訊”——某個指標所指向的動態申請的儲存空間到底有多大——就要看malloc（）的實現了。然而底下的malloc（）實現是可以變的，例如說可以動態跟jemalloc、tcmalloc連結上，也可以用glibc自己的malloc。大家未必會用同一種方式來記錄“額外資訊”。
題主可以另外開個問題問malloc（）在哪裡記錄“額外資訊”⋯
我用的這個老MacBook Air上的Mac OS X自帶的libc在libSystem裡，其中的malloc叫做magazine_malloc。可以參考這裡的說明：Cocoa with Love： A look at how malloc works on the Mac
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Jim Liu2015-06-26 11:29:49大學學C++的時候做過簡單的表象研究。
似乎用GCC的話，它把new的陣列長度存在了指標
之前
1個int的位置。
所以猜想實現的方式是在new的時候多申請幾個位元組，用來放陣列長度（也許還有更多，用來放單位的size？因為delete［］會逐一呼叫解構函式，所以不僅需要知道陣列的byte length還需要知道單位個數），然後最終返回的時候就偏移一下。
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wcy1232015-06-27 20:55:57using namespace std；
static int c ；
struct A {
A（）{
i = c ++；
cerr << __FILE__ << “：” << __LINE__ << “： ［” << __FUNCTION__<< “］ ”
<< endl；
}
~A（）{
cerr << __FILE__ << “：” << __LINE__ << “： ［” << __FUNCTION__<< “］ ”
<< endl；
}
long long i；
}；
void bar（A * p）
{
delete ［］p；
}
int main（int argc， char *argv［］）
{
A * p = new A［3］；
bar（p）；
return 0；
}
這是一段例子程式碼。編譯之
g++ -fno-inline O3 -ggdb main。c
開始用 gdb 除錯
bash$ gdb ~/tmp/a。out
（gdb） b bar
Breakpoint 1 at 0x400ce0： file nn。cc， line 24。
（gdb） run
Starting program： /home/xxx/tmp/a。out
nn。cc：13： ［A］
nn。cc：13： ［A］
nn。cc：13： ［A］
Breakpoint 1， bar （p=0x602018） at nn。cc：24
24 delete ［］p；
（gdb） disassemble
Dump of assembler code for function bar（A*）：
=> 0x0000000000400c40 <+0>： test %rdi，%rdi
0x0000000000400c43 <+3>： je 0x400c80
0x0000000000400c45 <+5>： push %rbp
0x0000000000400c46 <+6>： push %rbx
0x0000000000400c47 <+7>： mov %rdi，%rbp
0x0000000000400c4a <+10>： sub $0x8，%rsp
0x0000000000400c4e <+14>： mov -0x8（%rdi），%rax 讀取陣列長度到 $rax
0x0000000000400c52 <+18>： lea （%rdi，%rax，8），%rbx 讀取末尾指標位置到 $rbx
0x0000000000400c56 <+22>： cmp %rbx，%rdi 是否到達尾指標
0x0000000000400c59 <+25>： je 0x400c71
0x0000000000400c5b <+27>： nopl 0x0（%rax，%rax，1）
0x0000000000400c60 <+32>： sub $0x8，%rbx 尾指標 —— <-
0x0000000000400c64 <+36>： mov %rbx，%rdi 設定 this 指標 |
0x0000000000400c67 <+39>： callq 0x400d00
0x0000000000400c6c <+44>： cmp %rbx，%rbp 是否到頭指標了 |
0x0000000000400c6f <+47>： jne 0x400c60
0x0000000000400c71 <+49>： add $0x8，%rsp
0x0000000000400c75 <+53>： lea -0x8（%rbp），%rdi
0x0000000000400c79 <+57>： pop %rbx
0x0000000000400c7a <+58>： pop %rbp
0x0000000000400c7b <+59>： jmpq 0x400900 <_ZdaPv@plt>
0x0000000000400c80 <+64>： repz retq
End of assembler dump。
（gdb） x /10xg $rdi -8
0x602010： 0x0000000000000003 0x0000000000000000
0x602020： 0x0000000000000001 0x0000000000000002
0x602030： 0x0000000000000000 0x0000000000020fd1
0x602040： 0x0000000000000000 0x0000000000000000
0x602050： 0x0000000000000000 0x0000000000000000
我加些註釋
1。 ’-fno-inline 取消 inline 的最佳化，讓彙編出來的 `bar` 函式變短一一些
2。 ‘-O3’ 最佳化過的彙編看起來更加容易
3。 暫存器 `$rdi` 儲存的是第一個引數 p，
4。 用 x 命令檢視記憶體，看到 p 前面有一個8位元組表示長度 0x602010 那裡。
5。 gcc 是倒著呼叫解構函式的。就是先析構 p［2］， p［1］， 最後析構 p［0］
6。 linux 下 X86 64 引數的傳遞是用暫存器傳遞的， $rdi， $rsi， $rcx， $rdx， $r9， $r10， windows 下的不是這樣的，沒有實驗過。
總結，陣列長度就在 p［-1］那裡，但是我不確定這個是標準，高度懷疑不是標準，是編譯器實現相關。
![GCC 下 C++ 中 new int[] 記憶體的額外資訊在哪裡？](/static/img/avatar/avatar-img59.jpg){kind=avatar}
夏紀年2018-06-08 00:34:324有兩種辦法 1。儲存好你編譯的c檔案，假設你的檔名是main。c，這是原始檔，咱們要把它編譯成方針檔案即以。o結束的檔案（gcc -c main。c） ，再運用ll main*就能夠檢視到生成的方針檔案，再將方針檔案生成可履行檔案（gcc -o main main。o） ，這兒用main代替生成的可履行檔案，再運用ll main*就能夠檢視到生成的可履行檔案main，最後就是履行可履行檔案了（sh main），這樣就能夠得到成果了。 2。能夠一步到位，直接生成可履行檔案，gcc -o main main。o，履行辦法如辦法一，用辦法一能夠看到具體的履行程序，主張運用辦法1期望對你有所協助！
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Loki2018-06-08 00:53:30函式庫一般在/usr/lib/目錄下
標頭檔案一般在/usr/include/目錄下我也遇到了這樣的問題，你用for句子初始化的結果是正確的麼？for （row = 0； row < n； row ） for （col = 0； col < n； col ） squcer［row］［col］ = 0；不知你也是用這樣的辦法初始化的麼？我是這樣初始化的，檢查squcer［row］［col］值好像是記憶體地址。之後，我就別離界說了兩個變數對應行和列int m， n；int squcer［m］［n］scanf（“%d %d”， &m， &n）這樣就能正確初始化了。 ==========================================================================你看這就是我一運轉之後就報錯了。 拜訪違例（段反常）過錯原因是：沒有給二維陣列分配記憶體空間，用樓上朋友的辦法，先界說一個指向指標的指標，然後malloc函式給二維變長陣列拓荒記憶體空間，初始化就正確了。你把你的程式碼貼出來了，我在電腦上運轉一下。
