VS2015 x64下使用new创建超2GB对象时内存分配异常问题咨询

在Visual Studio 2015的x64 Release配置中，使用new创建单个大小超过2GB（0x7FFFFFFF字节）的对象时，传递给operator new的内存大小参数出现异常。从生成的汇编代码可以确认，该问题由编译器行为导致。

示例代码与汇编输出 #

C++代码 #

struct chunk1MB
{
    char data[1024 * 1024];
};

class chunk1
{
    chunk1MB data1[1024];
    chunk1MB data2[1023];
    char data[1024 * 1024 - 1];
};

class chunk2
{
    chunk1MB data1[1024];
    chunk1MB data2[1024];
};

auto* ptr1 = new chunk1;
auto* ptr2 = new chunk2;

对应汇编代码 #

auto* ptr1 = new chunk1;
00007FF668AF1044  mov         ecx,7FFFFFFFh  
00007FF668AF1049  call        operator new (07FF668AF13E4h)  

    auto* ptr2 = new chunk2;
00007FF668AF104E  mov         rcx,0FFFFFFFF80000000h  // 预期应为080000000h
00007FF668AF1055  mov         rsi,rax  
00007FF668AF1058  call        operator new (07FF668AF13E4h)  

问题分析 #

这是Visual Studio 2015的已知编译器bug，并非设计限制。

原因在于：VS2015的x64编译器在计算超过32位有符号整数最大值（0x7FFFFFFF）的对象大小时，错误地将该值进行了符号扩展——把原本应作为无符号处理的0x80000000（2GB），转换成了64位有符号整数的负数表示0xFFFFFFFF80000000，导致传递给operator new的参数完全错误。

这个bug在Visual Studio 2017及后续版本中已经被官方修复，升级编译器版本即可解决该问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者이종명