Item 49：理解 new-handler 的行为

先想象一个快空的仓库

程序突然需要一块暂存空间，但仓库只剩最后一点余量。一个可靠的管理员不会只说“再试一次”：他要么腾出预留位置，要么把请求交给下一套规则，要么明确宣布无法继续。

如果管理员什么也没改变却反复放行同一个请求，程序就会在失败和重试之间打转。这个类比正是本章要建立的判断：失败处理必须改变条件，或离开当前控制流。

从 allocation 失败之后开始

void* memory = ::operator new(hugeSize);

当底层无法满足请求，throwing operator new 不一定立刻抛异常。它先查看当前 new-handler；若存在便调用它，然后重试 allocation。

Item 49 的原则是 Understand the behavior of the new-handler（理解 new-handler 行为）。

using Handler = std::new_handler; // void (*)()
Handler old = std::set_new_handler(handleOutOfMemory);

先预测：handler 若什么也不做直接返回，会发生一次 bad_alloc 还是无限调用？throwing operator new 会重试，因此失败条件不变时会忙循环。

handler 必须改变条件或离开控制流

有效 handler 通常只能做以下几类事情。

std::unique_ptr<std::byte[]> reserve;
 
void releaseReserve() {
    reserve.reset();
}

释放 reserve 让下一次 allocation 可能成功。handler 也可安装另一个 handler，形成降级链；或把 handler 设为 null，让下一次失败抛 std::bad_alloc。

handler 可直接 throw bad_alloc 或其派生异常；若系统不可恢复，也可 terminate/abort。关键是不在条件未变时正常返回。

handler 自己不能依赖普通动态分配

out-of-memory 路径中再构造 string、扩展 vector、格式化堆日志或锁一个会分配的 tracing system，都可能递归进入同一 handler。

handler 应使用预分配数据、固定 buffer、低层无分配输出，逻辑保持短小。它还可能在任意 allocation site 被调用，不应假设具体业务上下文。

set_new_handler 操作的是全局状态

auto previous = std::set_new_handler(releaseReserve);
// allocations now observe releaseReserve
std::set_new_handler(previous);

手工恢复容易在 exception、early return 或后续维护中遗漏。应使用 RAII。

class NewHandlerHolder {
public:
    explicit NewHandlerHolder(std::new_handler handler) noexcept
        : old_(std::set_new_handler(handler)) {}
 
    ~NewHandlerHolder() { std::set_new_handler(old_); }
 
    NewHandlerHolder(const NewHandlerHolder&) = delete;
    NewHandlerHolder& operator=(const NewHandlerHolder&) = delete;
 
private:
    std::new_handler old_;
};

class-specific new-handler

标准只有全局 handler API，但 class 可在自己的 operator new 中临时安装专属策略。

class Widget {
public:
    static std::new_handler setNewHandler(std::new_handler handler) noexcept {
        return std::exchange(currentHandler_, handler);
    }
 
    static void* operator new(std::size_t size) {
        NewHandlerHolder guard(currentHandler_);
        return ::operator new(size);
    }
 
private:
    static inline std::new_handler currentHandler_ = nullptr;
};

Widget::operator new 安装 Widget handler，委托 global ::operator new 执行标准重试循环；返回或抛异常时 guard 恢复原 handler。

用 CRTP 复用 class 支持

多个 classes 需要相同机制时，可抽成 mixin。

template<class T>
class NewHandlerSupport {
public:
    static std::new_handler setNewHandler(std::new_handler h) noexcept {
        return std::exchange(handler_, h);
    }
 
    static void* operator new(std::size_t size) {
        NewHandlerHolder guard(handler_);
        return ::operator new(size);
    }
 
private:
    static inline std::new_handler handler_ = nullptr;
};
 
class Widget : public NewHandlerSupport<Widget> {};

每个 T specialization 拥有自己的 handler，不会把 Widget 与 Image 的 policy 混在同一个 static variable。

operator new 与 new expression 不同

new Widget 包含两步：先调用 allocation function 取得 raw storage，再调用 Widget constructor。new-handler 只处理第一步内存取得失败。

constructor 抛出的业务异常不会触发 new-handler；语言会调用匹配 delete 释放刚取得的 storage，然后传播 constructor exception。

nothrow new 的边界

Widget* widget = new (std::nothrow) Widget;

nothrow 只约束 allocation failure 的最终表现，不保证整个 new expression 不抛：Widget constructor 仍可抛异常。且底层 nothrow allocation 的具体 handler 交互应按实现与标准契约测试，不能把它当成无失败路径。

class-specific 临时安装有并发风险

std::set_new_handler 修改 global state。线程 A 为 Widget 临时安装 handler 时，线程 B 的无关 allocation 也可能观察到它；多个 class allocation 并发更会相互覆盖。

简单 mutex 若覆盖 global handler 作用域可序列化安装，但 handler/allocator 与锁的交互需避免 deadlock。现代系统更常把 class-specific failure policy放入显式 allocator/resource，而不是频繁切换 process-global hook。

测试内存不足不能只靠真实耗尽

真实 OOM 不稳定，还可能触发操作系统 overcommit 或杀进程。应为 allocation layer 加可控 failure injection。

测试矩阵包括：无 handler 抛 bad_alloc；handler 释放 reserve 后重试成功；handler 直接抛；class handler 异常后恢复旧 handler；constructor exception 与 allocation failure 分离；并发策略不串线。

先预测每个 handler 被调用次数和最终 global handler，再执行 injection test，防止意外无限循环。

小结

• throwing operator new 失败时调用当前 new-handler，handler 返回后会重试 allocation
• handler 必须释放资源、切换/卸载 handler、抛异常或终止，不能在条件不变时返回
• failure path 应避免普通动态分配，防止递归进入 handler
• set_new_handler 操作 global state，RAII guard 保证成功和异常路径恢复
• class-specific operator new 可临时安装专属 handler并委托 global operator new
• nothrow 只处理 allocation failure，constructor 仍可抛；临时全局安装还需处理线程竞争