GDI+编程中的一条错误信息及其原因分析

公司不让用盗版，遂准备逐一将各软件要么换成开源的，要么就自己写，看了看，就数Acdsee最简单了（有些高级功能根本用不着），行，从这个入手吧。
需求分析：基本的图片查看功能，图片格式转换功能，基本的图形变换功能。
技术可行性分析：MS提供的GDI+已经提供了比较专业的图形显示、格式转换功能，而且简单易用。
....
OK，就绪，开始干吧。

但是在程序编写的过程中，有条错误信息让我很不解。程序中有如下语句：
bmPhoto = new Bitmap( THUMBNAIL_WIDTH, THUMBNAIL_HEIGHT, PixelFormat24bppRGB );
每次DEBUG编译的时候总是报告如下的错误：
error C2660: 'new' : function does not take 3 parameters
开始以为是Bitmap的构造函数的问题，但是查了一下，Bitmap明明有个构造函数：
Bitmap(IN INT width,
       IN INT height,
       IN PixelFormat format = PixelFormat32bppARGB);
那会是什么问题呢？上网讨论了一下，最终将问题锁定在MFC程序中的这样一个宏定义上：
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif
这几行从来都不会引起我们注意的代码有什么问题呢?为什么会使得我们的代码报告如上所述的编译错误呢?
让我们来看看DEBUG_NEW的定义（在afx.h中）：
#if defined(_DEBUG) && !defined(_AFX_NO_DEBUG_CRT)

// Memory tracking allocation
void* AFX_CDECL operator new(size_t nSize, LPCSTR lpszFileName, int nLine);
#define DEBUG_NEW new(THIS_FILE, __LINE__)
#if _MSC_VER >= 1200
void AFX_CDECL operator delete(void* p, LPCSTR lpszFileName, int nLine);
#endif
看到这里你可能会想，new被define成了DEBUG_NEW，而后者又被define成了new(...)，这不是成了个循环?非也。由于afx.h早于任何其它头文件被包含(stdafx.h包含afxwin.h，afxwin.h又包含了afx.h，而MFC要求我们在任何有效代码之前包含stdafx.h，当然，这不是必须的)，所以DEBUG_NEW的定义早于后面的#define new DEBUG_NEW，也就是说这个define只对后面的代码有效，对前面已经include了的afx.h中的代码是无效的。

上面只是题外话，现在回到正题。
MFC重载operator new，是为了方便定位内存泄漏，重载后的operator new会记录下所分配的每块内存对应的__FILE__和__LINE__信息。一般来讲，标准的operator new的声明如下：
void *__cdecl operator new(size_t);
即它只有一个参数，只接收一个size信息。我们的如下代码
int* pi = new int; // the same as int* pi = new int(); or int* pi = new int[1];
等价于
int* tpi = (int*)operator new(sizeof(int)); // attention: this line cannot pass compilation if you have define DEBUG_NEW
int* pi = tpi;
同理，定义DEBUG_NEW前，文章开头报错的这条语句：
Bitmap* bmPhoto = new Bitmap( THUMBNAIL_WIDTH, THUMBNAIL_HEIGHT, PixelFormat24bppRGB );
等价于
Bitmap* tbmPhoto = (Bitmap*)operator new(sizeof(Bitmap));
tbmPhoto->Bitmap( THUMBNAIL_WIDTH, THUMBNAIL_HEIGHT, PixelFormat24bppRGB ); // initialize variable
Bitmap* bmPhoto = tbmPhoto;
但是现在，由于DEBUG_NEW使用的是被重载的operator new：
void* AFX_CDECL operator new(size_t nSize, LPCSTR lpszFileName, int nLine);
上述代码等价于：
Bitmap* tbmPhoto = (Bitmap*)operator new(sizeof(Bitmap), __FILE__, __LINE__);
tbmPhoto->BitmapBitmap( THUMBNAIL_WIDTH, THUMBNAIL_HEIGHT, PixelFormat24bppRGB ); // initialize variable
Bitmap* bmPhoto = tbmPhoto;
回过头来看gdiplus.h中的operator new的声明（在GdiplusBase.h中）：
class GdiplusBase
{
public:
    void (operator delete)(void* in_pVoid)
    {
       DllExports::GdipFree(in_pVoid);
    }
    void* (operator new)(size_t in_size)
    {
       return DllExports::GdipAlloc(in_size);
    }
    void (operator delete[])(void* in_pVoid)
    {
       DllExports::GdipFree(in_pVoid);
    }
    void* (operator new[])(size_t in_size)
    {
       return DllExports::GdipAlloc(in_size);
    }
};
它重载了operator new，并且没有提供一个可以容纳3个参数的operator new，同时基于这样一个事实：
不同命名域（指全局命名空间与有名命名空间之间，父类与子类，全局与类内部）内进行重载时，下一级的命名空间会覆盖掉上一级的定义，除非显示调用上一级的定义。
因此，全局的重新定义的operator new并不能用于Bitmap类。也正因为这一原因，编译器会报告：
Bitmap* tbmPhoto = (Bitmap*)Bitmap::operator new(sizeof(Bitmap), __FILE__, __LINE__);
error C2660: 'new' : function does not take 3 parameters
知道了这一点，要修正这一问题，只需给class GdiplusBase多重载几个operator new即可。修正后的class GdiplusBase如下：
#ifdef _DEBUG

namespace Gdiplus
{
    namespace DllExports
    {
        #include <GdiplusMem.h>
    };

    #ifndef _GDIPLUSBASE_H
    #define _GDIPLUSBASE_H
    class GdiplusBase
    {
        public:
            void (operator delete)(void* in_pVoid)
            {
                DllExports::GdipFree(in_pVoid);
            }

            void* (operator new)(size_t in_size)
            {
                return DllExports::GdipAlloc(in_size);
            }

            void (operator delete[])(void* in_pVoid)
            {
                DllExports::GdipFree(in_pVoid);
            }

            void* (operator new[])(size_t in_size)
            {
                return DllExports::GdipAlloc(in_size);
            }

            void * (operator new)(size_t nSize, LPCSTR lpszFileName, int nLine)
            {
                return DllExports::GdipAlloc(nSize);
            }

            void operator delete(void* p, LPCSTR lpszFileName, int nLine)
            {
                DllExports::GdipFree(p);
            }

        };
    #endif // #ifndef _GDIPLUSBASE_H
}
#endif // #ifdef _DEBUG
OK，问题已解决，其实这只是个重载operator new的问题，但这个问题由于DEBUG_NEW这个不起眼的宏，倒还真变得有点复杂。

最后总结一下，在进行operator new重载时应注意：
1.new operator是不可以重载的，可以重载的是operator new。new operator 首先调用 operator new，然后调用构造函数（如果有的话）。new operator的这个行为是不可以重载的，可以重载的仅仅是operator new，也就是内存分配。
2.重载operator new是一件必须十分小心的事情，在编写MFC程序或者你所编写的系统重载了全局的operator new时，尤其需要注意，同时应注意所有的#include头文件最好添加在所有define之前，以免造成受到后续对new的重定义的影响。你可以尝试在你的MFC程序的#define new DEBUG_NEW一句之后，添加#include <vector>，你会收到一大堆莫名奇妙的错误提示（DEBUG编译时才有），这正是由于#define new DEBUG_NEW和后面的static char THIS_FILE[] = __FILE__;造成的影响。
3.operator new/delete在性质上类似于静态函数，你可以直接通过类名来访问它们。
4.理解了operator new的基本概念，要理解头文件NEW中的placement new/delete的实现也就不是什么难事了，头文件NEW中的placement new/delete的实现如下：
#ifndef __PLACEMENT_NEW_INLINE
#define __PLACEMENT_NEW_INLINE
inline void *__cdecl operator new(size_t, void *_P)
    {return (_P); }
#if     _MSC_VER >= 1200
inline void __cdecl operator delete(void *, void *)
    {return; }
#endif
#endif

附：
(转贴)C++的各种new简介

1.new T

第一种new最简单,调用类的(如果重载了的话)或者全局的operator new分配空间,然后用类型后面列的参数来调用构造函数,用法是
new TypeName(initial_args_list).
如果没有参数,括号一般可以省略.例如

int *p=new int;
int *p=new int(10);
int *p=new foo("hello");

通过调用delete来销毁:
delete p;

2. new T[]
这种new用来创建一个动态的对象数组,他会调用对象的operator new[]来分配内存(如果没有则调用operator new,搜索顺序同上),然后调用对象的31m默认构造函数初始化每个对象用法:
new TypeName[num_of_objects];
例如
int *p= new int[10];
销毁时使用operator delete31m[]

3.new()T 和new() T[]
这是个带参数的new,这种形式的new会调用operator new(size_t,OtherType)来分配内存,这里的OtherType要和new括号里的参数的类型兼容,这种语法通常用来在某个特定的地址构件对象,称为placement new,前提是operator new(size_t,void*)已经定义,通常编译器已经提供了一个实现,包含<new>头文件即可,这个实现只是简单的把参数的指定的地址返回,因而new()运算符就会在括号里的地址上创建对象.
需要说明的是,第二个参数不是一定要是void*,可以识别的合法类型,这时候由C++的重载机制来决定调用那个operator new.

当然,我们可以提供自己的operator new(size_,Type),来决定new的行为,比如
char data[1000][sizeof(foo)];
inline void* operator new(size_t ,int n)
{
        return data[n];
}

就可以使用这样有趣的语法来创建对象:
foo *p=new(6) foo(); //把对象创建在data的第六个单元上的确很有意思
标准库还提供了一个nothrow的实现:
void* operator new(std::size_t, const std::nothrow_t&) throw();
void* operator new[](std::size_t, const std::nothrow_t&) throw();

就可以实现调用new失败时不抛出异常
new(nothrow) int(10);
// nothrow 是std::nothrow_t的一个实例

placement new 创建的对象不能直接delete来销毁,而是要调用对象的析够函数来销毁对象,至于对象所占的内存如何处理,要看这块内存的具体来源.

4. operator new(size_t)
这个的运算符分配参数指定大小的内存并返回首地址,可以为自定义的类重载这个运算符,方法就是在类里面声明加上
void *operator new(size_t size)
{
        //在这里分配内存并返回其地址
}
无论是否声明,类里面重载的各种operator new和operator delete都是具有static属性的.

一般不需要直接调用operator new,除非直接分配原始内存(这一点类似于C的malloc),在冲突的情况下要调用全局的operator加上::作用域运算符:
::operator new(1000); // 分配1000个31m字节

返回的内存需要回收的话,调用对应的operator delete

5.operator new[](size_t)

这个也是分配内存,,只不过是专门针对数组,也就是new T[]这种形式,当然,需要时可以显式调用

6.operator new(size_t size, OtherType other_value)
和operator new[](size_t size, OtherType other_value)
参见上面的new()

需要强调的是,new用来创建对象并分配内存,它的行为是不可改变的,可以改变的是各种operator new,我们就可以通过重载operator new来实现我们的内存分配方案.

参考资料：
1.PRB: Microsoft Foundation Classes DEBUG_NEW Does Not Work with GDI+. http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;317799
2.VC++6.0中内存泄漏检测. http://blog.vckbase.com/bruceteen/archive/2004/10/28/1130.aspx
3.More Effective C++. Item 8: Understand the different meanings of new and delete.

本文地址：http://com.8s8s.com/it/it22739.htm