在VC6.0中如何让new操作失败后抛出异常？

【 tulaoshi.com - 编程语言 】

    标准C++规定new一个对象时如果分配内存失败就应抛出一个std::bad_alloc异常，如果不希望抛出异常而仅仅传回一个NULL指针，可以用new的无异常版本：new(nothrow)。

    VC6.0在new头文件中声明了这两种operator new操作符：

void *__cdecl operator new(size_t) _THROW1(std::bad_alloc)；
void *__cdecl operator new(size_t, const std::nothrow_t&) _THROW0()；

　　并分别定义在newop.cpp和newop2.cpp中。而_THROW0和_THROW1则是两个宏，在Include目录的xstddef文件中定义:

#define _THROW0()   throw ()
#define _THROW1(x)  throw (x)

　　newop.cpp和newop2.cpp对应的目标模块被打包进标准C++库中。标准C++库有若干个版本: libcp.lib(单线程静态版)、libcpd.lib(单线程静态调试版)、libcpmt.lib(多线程静态版)、libcpmtd.lib(多线程静态调试版)、msvcprt.lib(多线程动态版的导入库)，msvcprtd.lib(多线程动态调试版的导入库)，这些库与相应版本的C标准库一起使用，比如libcp.lib与libc.lib搭配。另外，VC6.0在new.cpp还定义了一个operator new，原型如下 :

void * operator new( unsigned int cb )

　　而new.cpp对应的目标模块却是被打包进C标准库中的(是不是有点奇怪？)。

    一般来说，程序员不会显式指定链接C++标准库，可是当程序中确实使用了标准C++库时链接器却能聪明地把相应的C++标准库文件加进输入文件列表，这是为什么？其实任何一个C++标准头文件都会直接或间接地包含use_ansi.h文件，打开它一看便什么都清楚了(源码之前，了无秘密) :

/***
*use_ansi.h - pragmas for ANSI Standard C++ libraries
*
*       Copyright (c) 1996-1997, Microsoft Corporation. All rights reserved.
*
*Purpose:
*       This header is intended to force the use of the appropriate ANSI
*       Standard C++ libraries whenever it is included.
*
*       [Public]
*
****/

#if     _MSC_VER 1000
#pragma once
#endif

#ifndef _USE_ANSI_CPP
#define _USE_ANSI_CPP

#ifdef _MT
#ifdef _DLL
#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib,"msvcprtd")
#else // _DEBUG
#pragma comment(lib,"msvcprt")
#endif // _DEBUG

#else // _DLL
#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib,"libcpmtd")
#else // _DEBUG
#pragma comment(lib,"libcpmt")
#endif // _DEBUG
#endif // _DLL

#else // _MT
#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib,"libcpd")
#else // _DEBUG
#pragma comment(lib,"libcp")
#endif // _DEBUG
#endif

#endif // _USE_ANSI_CPP

    现在我们用实际代码来测试一下new会不会抛出异常，建一个test.cpp源文件：

// test.cpp
#include new
#include iostream
     
using namespace std;
     
class BigClass
{
public:
   BigClass() {}
   ~BigClass(){}
   char BigArray[0x7FFFFFFF];
};
     
int main()
{
   try
   {
      BigClass *p = new BigClass;
   }
   catch( bad_alloc &a)
   {
      cout "new BigClass, threw a bad_alloc exception" endl;
   }
     
   BigClass *q = new(nothrow) BigClass;
   if ( q == NULL )
      cout "new(nothrow) BigClass, returned a NULL pointer" endl;

   try
   {
      BigClass *r = new BigClass[1];
   }
   catch( bad_alloc &a)
   {
      cout "new BigClass[1], threw a bad_alloc exception" endl;
   }

   return 0;
}

根据VC6.0编译器与链接器的做法(请参考《为什么会出现LNK2005"符号已定义"的链接错误？》)，链接器会首先在C++标准库中解析符号，然后才是C标准库，所以如果开发者没有自定义operator new的话最后程序链接的应该是C++标准库中newop.obj和newop2.obj模块里的代码。可是程序运行的结果却是:

new(nothrow) BigClass, returned a NULL pointer

显然程序始终未抛出bad_alloc异常。单步跟踪观察，发现第1个和第3个new实际上调用了new.cpp里的operator new，而第二个new(nothrow)则正确地调用了newop2.cpp定义的版本。很难理解是吧？但是当你用

dumpbin /SYMBOLS libcp.lib

dump出libcp.lib所有的符号信息时，你会发现其中的newop.obj模块没有定义任何符号(其它版本也一样)。不可思议！newop.cpp的实现代码明明写在那儿，怎么会....？让我们再仔细看看newop.cpp，咦，operator new的定义被包裹在一个#if...#endif块中:

#if !defined(_MSC_EXTENSIONS)

...
...

void *__cdecl operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc)
{
   ...
   ...
}

#endif

哦，原来需要_MSC_EXTENSIONS宏未定义，实现代码才是有效的啊。那么这个宏是什么意思？其实Visual C++在语言层面上对ANSI C标准做了一些特殊的扩展，定义_MSC_EXTENSIONS意味着编译器支持这样的扩展，没有定义它编译器就会严格按照ANSI C标准来编译程序。实际上如果指定了编译选项/Ze编译器就会自动定义这个宏，指定/Za则不会，而且/Ze是缺省选项。作者猜想Visual Studio的开发人员在build标准C++库时很可能没有指定/Za，导致newop.cpp中的operator new定义被无情抛弃。是他们的疏漏吗？我看未必，大家可以试试用/Za选项去编译那些标准库文件，看看有多少编译不通过。VC标准库的实现用了很多微软扩展的语言特性，不指定/Za是情有可原的，我不明白的是newop.cpp的作者(好象是P.J. Plauger老人家)为什么会加上一个如此愚蠢的"#if !defined(_MSC_EXTENSIONS)"，因为实在看不出这个operator new定义与_MSC_EXTENSIONS有什么冲突的地方。

    既然标准C++库里的newop.obj是个空壳，那我们就只好自己动手丰衣足食了。把newop.cpp和dbgint.h(都在VC98crtsrc目录下)拷贝到test.cpp所在的目录，并将newop.cpp中的

#include dbgint.h

改成

#include "dbgint.h"

然后用

cl /c /Za /D_CRTBLD newop.cpp

编译它。/D_CRTBLD定义了_CRTBLD宏，为什么这么做呢？因为dbgint.h属于内部头文件，VC不希望应用程序用到它，便在文件中埋伏了这么一段:

#ifndef _CRTBLD
/*
 * This is an internal C runtime header file. It is used when building
 * the C runtimes only. It is not to be used as a public header file.
 */
#error ERROR: Use of C runtime library internal header file.
#endif  /* _CRTBLD */

可我们确确实实是想build标准库(的一部分)，所以只好强行突破这个限制了。然后编译test.cpp:

cl /c /GX test.cpp

最后进行链接:

link test.obj newop.obj

这时再运行test.exe输出的结果就是

new BigClass, threw a bad_alloc exception
new(nothrow) BigClass, returned a NULL pointer
new BigClass[1], threw a bad_alloc exception

    值得庆幸的是虽然VC6.0如此弱智，但VC7.1却表现良好，原因是VC7.1的newop.cpp和newaop.cpp(数组版)取消了那个愚的"#if !defined(_MSC_EXTENSIONS)"，于是标准C++库中的newop.obj和newaop.obj模块都实实在在地有了相应代码。另外，nothrow版的定义也分别转移到了newopnt.cpp和newaopnt.cpp中。

    后记: 作者在2001年便碰到过这个问题，百思不得其解，于是在CSDN论坛上发问，也不见答复。从此便搁置一旁，直到最近因探究LNK2005链接错误而彻底弄清楚VC链接器解析符号的规则后，才意识到二者或有联系。于是重拾旧疑，顺藤而上，果然问题就迎刃而解。此题虽小，功夫却做足，最后总算水落石出，解除了4年的积惑。