重载全局new/delete实现内存检测

下面介绍用重载new/delete运算符的方式来实现一个简单的内存泄露检测工具，基本思想是重载全局new/delete运算符，被检测代码调用new和delete运算符时就会调用重载过的operator new和operator delete，在重载的operator new里和operator delete里记录下内存申请和释放信息，从而判断内存使用情况。
下面一步步介绍它的实现！

1、全局new/delete的重载
    先看一下重载new/delete的规则：
        重载的operator new的参数个数任意，但第一个参数必须是size_t类型的，返回值必须是void*。重载operator delete只允许有一个参数，且是void*型。
    当然，不光要重载operator new 和 operator delete, 还要重载operator new [], operator delete []，更多operator new和operator delete重载的内容参考《Effective C++》
    重载的new/delete, new[]/delete[]代码如下：
    void * operator new (size_t size)
    {
        if(0 == size)
        {
            return 0;
        }
        void *p = malloc(size);
        return p;
    }
 
    void * operator new [](size_t size)
    {
        return operator new(size);
    }
 
    void operator delete (void * pointer)
    {
        if(0 != pointer)
        {
            free(pointer);
        }
    }
 
    void operator delete[](void * pointer)
    {
        operator delete(pointer);
    }
 
2、用__FILE__, __LINE__记录new的位置
    为了找到内存泄露的元凶，我要记录下每一处new所在的文件名和所在行。于是再次重载了operator new：
    void * operator new (size_t size, const char* file, const size_t line);
    void * operator new [](size_t size, const char* file, const size_t line);
    为了避免编译时出现warning C4291(没有与operator new(unsigned int,const char *,const unsigned int) 匹配的delete)，又重载了
    void operator delete (void * pointer, const char* file, const size_t line)；
    void operator delete[](void * pointer, const char* file, const size_t line)；
    尽管我知道它没用①。
        
    我想到了用系统提供的__FILE__和 __LINE__宏获取当前文件名与行号，我试图把__FILE__和 __LINE__直接填到operator new和operator new[]函数体里边，然后把函数置成inline，结果都输出的是重载operator new和operator new[]的文件和函数体printf函数所在行。然后又试了将operator new的缺省参数设为__FILE__和 __LINE__结果依然，于是想到了用宏定义。

先看看MFC里的做法，MFC为了调试方便，对new进行了宏定义：
    #define new DEBUG_NEW
    #define DEBUG_NEW new(THIS_FILE, __LINE__)
     
    这里我借用MFC的做法，我也用宏定义：
    void * operator new (size_t size, const char* file, const size_t line)；
    void * operator new [](size_t size, const char* file, const size_t line)；
    #define MC_NEW new(__FILE__, __LINE__)
    #define new MC_NEW
 
 
3、将malloc/free 用new/delete替换
    为了便于统计malloc/free信息，也用宏定义的方法处理：
    #define malloc(s) ((void*)new unsigned char[s])
    #define free(p)   (delete [] (char*)(p));
 
4、在数据结构里存储内存使用情况。
    下面写一个用于存储new/delete中内存信息的数据结构，可以使用链表，也可以使用哈希表，这里选用哈希表，写一个CHash类。
代码略。
 
5、为了保证CHash在所有对象析构执行完之后再销毁，应该将CHash放在全局存储区，将其设成static类型，另外，如果有多个static，还需要注意放置的顺序。
 
到这里这个简易的内存泄露检测工具完成了，但目前还不能用于多线程。

①当两个operator new和operator delete有相等的参数个数，并且除了第一个参数之外其余参数的类型依次完全相同之时，我们称它们为一对匹配的operator new和operator delete。
  不过正常情况下带多个参数的delete不会被调用，只有在构建一个对象的过程中，构造函数中发生异常，并且这个异常被捕获了，那么此时C++的异常处理机制才会自动用与被使用的operator new匹配的operator delete来释放内存(补充一点：在operator new中抛出异常不会导致这样的动作,因为系统认为这标志着内存分配失败)。
  试验代码：
    #include <malloc.h>
    struct Base
    {
        Base()
        {
            throw int(3);
        }
        ~Base() {}
        void* operator new( size_t nSize, const char*,int)
        {
            void* p = malloc( nSize );
            return p;
        }
        void operator delete( void *p)
        {
            free(p);
        }
        void operator delete( void* p,const char*,int)
        {
            free( p );
        }
    };
    #define new new(__FILE__, __LINE__)
    int main( void )
    {
        Base* p = null;
        try
        {
            p = new Base;
            delete p;
        }
        catch(...)
        {
        }
        return 0;
    }