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 .