如何使用 new 来过度分配内存以在结构中分配变量？

Question

所以我有几个结构......

struct myBaseStruct
{
};

struct myDerivedStruct : public myBaseStruct
{
    int a, b, c, d;
    unsigned char* ident;
};

myDerivedStruct* pNewStruct;

我想动态分配足够的空间，以便我可以在某些数据中“memcpy”，包括以零结尾的字符串。基本结构的大小显然是“1”（我假设是因为它不能为零），而派生结构的大小是 20，这似乎是有道理的（5 x 4）。

因此，我有一个大小为 29 的数据缓冲区，前 16 个字节是整数，其余 13 个字节是字符串。

如何为 pNewStruct 分配足够的内存，以便有足够的内存用于字符串？理想情况下，我只想：

• 在 pNewStruct 处分配 29 个字节；
• memcpy 从缓冲区到 pNewStruct；

谢谢，

Answer 1

您回到 C 或放弃这些想法并实际使用 C++。

• 使用构造函数分配内存，使用析构函数删除内存。
• 不要让其他代码写入您的内存空间，创建一个确保分配内存的函数。
• 使用 std:string 或 std::vector 来保存数据，而不是滚动您自己的容器类。

理想情况下，您应该只说：

myDerivedClass* foo = new myDerivedClass(a, b, c, d, ident);

Answer 2

在当前的 C++ 标准中，myDerivedStruct 是非 POD，因为它有一个基类。将任何内容memcpy写入其中的结果是未定义的。

我听说 C++0x 将放宽规则，以便比 C++98 中更多的类是 POD，但我还没有研究过。另外，我怀疑很多编译器会以与 POD 不兼容的方式布局您的类。我预计您只会遇到没有进行空基类优化的问题。但它就在那里。

如果是 POD，或者如果您愿意冒险实施，那么您可以使用 malloc(sizeof(myStruct)+13) 或 new char[sizeof(myStruct) +13] 分配足够的空间，基本上与 C 中的相同。动机大概是为了避免仅将 std::string 成员放入您的类，但代价是必须编写手动内存管理代码。

Answer 3

您可以对任何类实例进行过度分配，但这意味着一定量的管理开销。执行此操作的唯一有效方法是使用自定义内存分配调用。无需更改类定义，您就可以做到这一点。

void* pMem = ::operator new(sizeof(myDerivedStruct) + n);
myDerivedStruct* pObject = new (pMem) myDerivedStruct;

假设您没有在层次结构中重载operator delete，那么delete pObject将是销毁pObject并释放已分配内存的正确方法。当然，如果您在多余的内存区域中分配了任何对象，那么您必须在释放内存之前正确释放它们。

然后，您可以访问以下地址处的 n 字节原始内存：void* p = pObject + 1。您可以根据需要memcpy 数据传入或传出该区域。您可以分配给对象本身，而不需要memcpy其数据。

您还可以在类本身中提供一个自定义内存分配器，它需要一个额外的 size_t 来描述要分配的多余内存量，使您能够在单个 new 表达式中进行分配，但这需要更多的类设计开销。

myDerivedStruct* pObject = new (n) myDerivedStruct;

和

struct myDerivedStruct
{
    // ...
    void* operator new(std::size_t objsize, std::size_t excess storage);

    // other operator new and delete overrides to make sure that you have no memory leaks
};

Answer 4

您可以使用 malloc 分配您想要的任何大小：

myDerivedStruct* pNewStruct = (myDerivedStruct*) malloc(
      sizeof(myDerivedStruct) + sizeof_extra data);

您有一个不同的问题不过， myDerivedStruct::ident 是一个非常模糊的构造。它是一个指向 char（数组）的指针，那么结构以 char 数组开始的地址结束？ ident 可以指向任何地方，并且谁拥有 ident 指向的数组非常不明确。在我看来，您希望该结构以实际的 char 数组本身结束，并且该结构拥有额外的数组。此类结构通常有一个 size 成员来跟踪它们自己的大小，以便 API 函数可以正确管理它们并复制它们，并且按照惯例，额外数据在结构结束后开始。或者它们以 0 长度数组 char ident[0] 结尾，尽管这会给某些编译器带来问题。由于多种原因，此类结构中没有继承的空间：

struct myStruct 
{
size_t size;    
int a, b, c, d;    
char ident[0];
};

Answer 5

在这种情况下，混合 memcpy 和 new 似乎是一个糟糕的主意。考虑使用malloc来代替。

Answer 6

您可以通过执行以下操作动态分配空间：

myDerivedStruct* pNewStruct = reinterpret_cast<myDerivedStruct*>(new char[size]);

但是

您确定要这样做吗？

另请注意，如果您打算使用 ident 作为指向字符串开头的指针，那将是不正确的。事实上，您需要 &ident，因为 ident 变量本身位于未使用空间的开头，因此将该空间解释为指针很可能毫无意义。因此，如果 ident 是 unsigned char 或 char 而不是 unsigned char* 则更有意义。

[再次编辑]
我只是想强调一下，你正在做的事情确实是一个非常非常糟糕的主意。

Answer 7

char* buffer = [some data here];
myDerivedStruct* pNewStruct = new myDerivedStruct();
memcpy(buffer,pNewStruct,4*sizeof(int));
pNewStruct->ident = new char[ strlen(buffer+(4*sizeof int)) ];
strcpy(pNewStruct->ident,buffer+(4*sizeof int));

类似的事情。

Answer 8

缓冲区大小在编译时已知吗？在这种情况下，静态分配的数组将是一个更简单的解决方案。否则，请参阅上面 Remus Rusanu 的回答。这就是 win32 api 管理可变大小结构的方式。

struct myDerivedStruct : public myBaseStruct
{
    int a, b, c, d;
    unsigned char ident[BUFFER_SIZE];
};

Answer 9

首先，我不明白拥有 myBaseStruct 基础有什么意义。你没有提供任何解释。

其次，您在原始帖子中声明的内容不适用于您描述的数据布局。对于您在OP中描述的内容，您需要结构的最后一个成员是一个数组，而不是一个指针。

struct myDerivedStruct : public myBaseStruct {
    int a, b, c, d;
    unsigned char ident[1];
};

数组大小并不重要，但它应该大于0。大小为0的数组在C++中是明确非法的。

第三，如果您出于某种原因想要专门使用 new，则必须分配所需大小的 char 对象的缓冲区，然后将结果指针转换为您的指针输入

char *raw_buffer = new char[29];
myDerivedStruct* pNewStruct = reinterpret_cast<myDerivedStruct*>(raw_buffer);

之后，假设大小正确，您就可以执行 memcpy 了。