C++|内存管理|new cookie实验
C++|内存管理|new cookie实验
相关问题：
本文章来自于多年（误）前自己做的一次实验，因为打算什么时候把问题关了，故迁移实验内容自此。
实验原因
第一个问题的回答中，原答主指出：
__inline void* _MarkAllocaS(_Out_opt_ __crt_typefix(unsigned int*) void* _Ptr, unsigned int _Marker)
{
if (_Ptr)
{
*((unsigned int*)_Ptr) = _Marker;
_Ptr = (char*)_Ptr + _ALLOCA_S_MARKER_SIZE;
}
return _Ptr;
}malloc.h这个函数中存储了内存的大小，但是评论区有人指出实验结果不符，我个人也尝试了进行实验。此前我在Effective C++中了解了这个new cookie机制，但是未曾亲自动手。
预实验
通过对内存的打印，我在我创建的int堆数组附近并未找到类似的魔术数字。我仔细寻找了这个函数的访问点，唯一的访问点就在malloc.h内部。
#ifdef _DEBUG
#ifndef _CRTDBG_MAP_ALLOC
#undef _malloca
#define _malloca(size) \
__pragma(warning(suppress: 6255 6386)) \
(_MallocaComputeSize(size) != 0 \
? _MarkAllocaS(malloc(_MallocaComputeSize(size)), _ALLOCA_S_HEAP_MARKER) \
: NULL)
#endif
#else
#undef _malloca
#define _malloca(size) \
__pragma(warning(suppress: 6255 6386)) \
(_MallocaComputeSize(size) != 0 \
? (((_MallocaComputeSize(size) <= _ALLOCA_S_THRESHOLD) \
? _MarkAllocaS(_alloca(_MallocaComputeSize(size)), _ALLOCA_S_STACK_MARKER) \
: _MarkAllocaS(malloc(_MallocaComputeSize(size)), _ALLOCA_S_HEAP_MARKER))) \
: NULL)
#endif大意就是Debug模式下，所有_malloca（是微软的malloca私货，不是标准的malloc，所以原答主找错地方了）的内存均在堆上，而Release模式下，小数组的内存会通过_alloca而放到栈上。
#define _ALLOCA_S_THRESHOLD 1024
#define _ALLOCA_S_STACK_MARKER 0xCCCC
#define _ALLOCA_S_HEAP_MARKER 0xDDDD通过上述代码，我们可以很明显地发现，_MarkAllocaS函数的Marker参数并不是原答主回答的size，而仅仅是用于标记Stack和Heap的标识符，在超过1kb时分配的内存会在堆上。而原答主拥有27赞8评论，其中质疑者包括我在内只有两人。可以看出尽管很多人知道这个知识点，但具体实操却没有经历。
在多次探索char数组的内存而不得后，我通过遍历的方式撞击前后1kb的内存，看是否有魔术数字正好能对应内存大小，尽管内存中因为随机性有这样的数字，但是位置的规律性根本看不出。我查阅了资料得知malloc的大小应该存储在某些被设置为保护的区块头，于是宣告对char数组的内存存储实验以失败告终。
正式实验
在继续查阅了其他资料之后，我得知了new的机制和malloc存在差异，例如malloc/free本身只需要宣告内存被占用/释放即可，而new/delete却要完成对应的构造/析构操作，如果仅仅存储字节大小，由于内存对齐原因，内存长度 / sizeof(T) >= 对象个数，因此执行数组操作必须存储对象的数目而不仅仅是字节大小。
得到这个结论之后，很容易与
中的POD（即平凡构造/平凡析构）联系在一起。
C语言中不存在new，因此仿C的对象也不会有独特的new cookie机制。因此上述C风格的char数组，struct数组，以及POD（Plain Ol' Data）都不会存储这样的数组大小，自然也就没法找到了。
实验结果
在使用class封装int并添加上构造/析构函数后，我又一次对INT[32]探测了内存。结果如下
数组索引 地址 值
-2 000001D0B18F51C0 20
-1 000001D0B18F51C4 0在数组前8-4字节处正确存放了数组的大小0X20，因此编译器能够在new/delete[]时正确析构对象了。
实验结论
- 对于栈中的自动对象，int a[5]等，直接由编译器提供大小，作为一种立即数直接参与汇编码中，这也是为什么栈数组必须使用常数的缘故，因为作为代码的一部分这必须是编译期间已知的。
- 对于堆上的内置类型或POD结构体（int，char等等），不存储大小，因为编译器根本无需析构，也没有必要知道数组具体的大小。内存的释放由malloc/free存储的字节大小处理即可。
- 对于堆上有构造或者析构函数的对象，在分配的对象前一段内存处分配size_t的大小存储大小，这段代码称为new cookie
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