带std::nothrow_t的自定义operator new未加noexcept时仍调用构造函数的疑问

最近我碰到一个挺反直觉的问题：给结构体TestNew实现了带std::nothrow_t参数的operator new重载，原本以为只要用了这个标签，当内存分配失败返回nullptr时，编译器就不会调用构造函数。结果发现完全不是这么回事——必须给这个operator new显式加上noexcept声明，才能达到预期效果。

先看一下测试代码：

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <new>

struct TestNew {
    // 加上noexcept：不会调用构造函数
    void* operator new(std::size_t, std::nothrow_t) noexcept {
    // 不加noexcept：会意外调用构造函数
    // void* operator new(std::size_t, std::nothrow_t) {
        std::cout << "operator new of TestNew called!" << std::endl;
        return nullptr;
    }

    TestNew() {
        std::cout << "A TestNew created!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    auto p = new (std::nothrow) TestNew;
    if (!p) {
        std::cout << "nullptr!" << std::endl;
        std::abort();
    }
    return 0;
}

两种情况的输出对比 #

• 不加noexcept时，GCC 14.1和Clang 18.1.0的输出完全一致：

  operator new of TestNew called!
  A TestNew created!
  nullptr!
  

  明明operator new返回了空指针，构造函数却还是被调用了，这完全不符合预期。

• 加上noexcept后，输出就正常了：

  operator new of TestNew called!
  nullptr!
  

  构造函数没有被执行，符合我们对nothrow版new的认知。

编译器的警告提示 #

其实编译器早就给出了提示，只是一开始没注意：

• GCC的警告：warning: 'operator new' must not return NULL unless it is declared 'throw()' (or '-fcheck-new' is in effect)
• Clang的警告：warning: 'operator new' should not return a null pointer unless it is declared 'throw()' or 'noexcept' [-Wnew-returns-null]

关键结论（更新） #

后来搞明白了，要实现符合预期的非抛出式operator new（不管是自定义的还是标准库提供的），必须满足两个条件：

• 第一，必须带std::nothrow_t标签：这个标签的作用仅仅是重载决议——让new (std::nothrow)语法能匹配到对应的重载，它本身不能告诉编译器“这个函数不会抛出异常”。
• 第二，必须显式声明noexcept：这才是核心，告诉编译器“这个内存分配函数不会抛出异常，如果它返回空指针，就跳过构造函数的调用”。

内容来源于stack exchange