new操作符内部原理（一）

写了这样一段代码，我们来做分析：

#include <iostream>

int main( void )
{
    int* ptr = new int[ 5 ];
    for ( int i = 0; i < 5; i++ )
    {
        ptr[ i ] = i + 1;
        std::cout << ptr[ i ] << std::endl;
    }
}

 

我们new了5个数据的int类型空间，我们然后来看内存里面的分布：

 

 

      我这里已经提前标记好了各个部分。通常我们在查看内存的时候，通过指针所指向的地址来看内存里面的分配。 此时我们通常看的是上图绿色部分的数据。当然我们指针所指向的内存也是：0x003831b0。

      但是我们多测试几次会发现数据区前后怎么都有4个字节的数据存放的是：0xfdfdfdfd， 于是我们便产生联想，难道这是new内部这样固定实现的？为了追究其根本，我们便单步跟踪到了new的内部，结果欣然发现它使用了这个结构体：

 

#define nNoMansLandSize 4

typedef struct _CrtMemBlockHeader
{
        struct _CrtMemBlockHeader * pBlockHeaderNext;
        struct _CrtMemBlockHeader * pBlockHeaderPrev;
        char *                      szFileName;
        int                         nLine;
#ifdef _WIN64
        /* These items are reversed on Win64 to eliminate gaps in the struct
         * and ensure that sizeof(struct)%16 == 0, so 16-byte alignment is
         * maintained in the debug heap.
         */
        int                         nBlockUse;
        size_t                      nDataSize;
#else  /* _WIN64 */
        size_t                      nDataSize;
        int                         nBlockUse;
#endif  /* _WIN64 */
        long                        lRequest;
        unsigned char               gap[nNoMansLandSize];
        /* followed by:
         *  unsigned char           data[nDataSize];
         *  unsigned char           anotherGap[nNoMansLandSize];
         */
} _CrtMemBlockHeader;

 

     在调试版本里面，每当我们new一个heap空间时，系统都会给我们new的数据块加上这么一个块头。可以用于调试，边界溢出等检查。

     这下一下子清晰了，上面内存的图片显示块头的各个数据及占用空间。块头大小为32Byte。数据段的前后都有0xfdfdfdfd， 我们便可以运用这两个来进行边界溢出检查，大致的代码可以如下：

 

int _CrtCheckMem( const void *_memory, int _size )
{
    if ( _memory == NULL )
        return 0;

    // 这里采用反向寻址定位到块头
    _CrtMemBlockHeader *pHeader = ( _CrtMemBlockHeader * ) & ( ( const __int8 * )_memory )[ -( __int32 )sizeof( _CrtMemBlockHeader ) ];

    // 这里可以用来验证size是否合法
    if ( _size != 0 )
    {
        if ( _size != pHeader->nDataSize )
        {
            //....
            return 0;
        }
    }

    unsigned char *gap = pHeader->gap;
    if ( !cmpgap( gap ) )  // 前边界溢出
    {
        //....
        return 0;
    }

    gap += pHeader->nDataSize + nNoMansLandSize;

    if ( !cmpgap( gap ) )  // 后边界溢出
    {
        //.....       
        return 0;
    }

    return 1;
}

 

   代码里面的bool cmpgap( void* p )你可以想想怎么去实现吧，这里我给个参考：

 

bool cmpgap( void *p )
{
    __asm
    {
        mov ecx, p
        mov eax, [ecx]
        cmp eax, 0xfdfdfdfd
        jne _disp

        mov eax, 1
        jmp _exit

_disp:
        int 3
        mov eax, 0

_exit:
    }
}

 

     

    好了，大致的过程及用途我们都已经清楚了。。有兴趣可以自己去跟一跟，相信你会有很强的乐趣感。。。