C++ new 超大陣列不報錯？整數溢位導致分配 0 位元組

現象

char* p = new char[1024*1024*1024*1024*1024]; // 1 PB
// 不拋 bad_alloc，p 非 null

根本原因

1. 1024*1024*1024*1024*1024 為 int 字面常數運算，32 位元有號整數溢位，結果為 0。
2. new char[0] 依 C++ 標準允許，回傳非 null 唯一指標（不分配儲存空間）。
3. 若寫入 p[0] 即屬未定義行為 (UB)。

驗證程式碼

#include <iostream>
#include <cstddef>
int main() {
    size_t sz = 1024*1024*1024*1024*1024; // 依然溢位，需加 ULL
    std::cout << "sz = " << sz << '\n';   // 輸出 0

    size_t sz2 = 1024ULL*1024*1024*1024*1024; // 正確 1 PB
    std::cout << "sz2 = " << sz2 << '\n';     // 1125899906842624

    // 實際分配 1 PB 會拋 std::bad_alloc (記憶體不足)
    try {
        char* p = new char[sz2];
        std::cout << "allocated (unexpected)\n";
        delete[] p;
    } catch (std::bad_alloc&) {
        std::cout << "bad_alloc as expected\n";
    }
}

正確寫法

• 使用 size_t 或 uint64_t 字面常數：1024ULL * 1024 * 1024 * 1024 * 1024。
• 檢查回傳指標（雖然 new 失敗會拋異常，nothrow 版本才回傳 null）。
• 大量記憶體分配前評估系統可用記憶體，考慮記憶體對映檔案或分塊處理。

延伸知識

32 位元程式最大位址空間 4 GB，64 位元理論 16 EB，受限於實體 RAM + 頁面檔。單次 new 申請超大塊易失敗，建議使用 std::vector 配合 reserve 或分批分配。