فهم عامل C++ حذف التحديد في الفئات الفرعية باستخدام g++

اختيار المشغل وإدارة الذاكرة في C++

تطبيقات مخصصة ل جديد و يمسح يوفر المشغلون في C++ حرية هائلة لإدارة الذاكرة. يمنح هؤلاء المشغلون المطورين إمكانية التحكم في تخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها ضمن فئاتهم. يمكن أن يؤدي التصنيف الفرعي إلى حدوث ارتباك، خاصة عند اختيار يمسح عامل لتدمير الكائن.

في حالة التحميل الزائد للمشغل في C++، يتم اختيار الخيار الصحيح جديد يبدو عامل التشغيل واضحًا لأن الفئة الفعلية معروفة عند التخصيص. ومع ذلك، يمكن أن يكون اختيار عامل الحذف المناسب أكثر دقة، خاصة عندما يرتبط مؤشر الفئة الأساسية بمثيل فئة مشتقة.

عندما يحذف مؤشر فئة أساسية كائن فئة مشتقة، هل يستخدم C++ ملحق يمسح المشغل من الفئة الأساسية أو المشتقة؟ هذا القرار له تأثير كبير على كيفية إدارة الذاكرة وتحريرها، خاصة في الفصول ذات خوارزميات إدارة الذاكرة الفريدة.

في هذه المقالة، ندرس كيفية تعامل g++ مع تحديد عامل الحذف عندما تتجاوزه الفئات الفرعية. سنستخدم مثالاً لإظهار كيف يحدد وقت تشغيل C++ أي شكل من أشكال يمسح يتم استخدامه، وكيف يؤثر ذلك على إدارة الذاكرة في الممارسة العملية.

إدارة الذاكرة وحذف تحديد المشغل في C++

تركز البرامج النصية المقدمة مسبقًا على كيفية تحديد C++ المناسب يمسح المشغل عند العمل مع كائنات الفئة الفرعية. يسمح C++ بالتحميل الزائد لملفات جديد و يمسح المشغلين للتعامل مع تخصيص الذاكرة المخصصة وخوارزميات إلغاء التخصيص. يكون هذا مناسبًا في الحالات التي قد يكون فيها للفئات الفرعية متطلبات إدارة ذاكرة مختلفة عن فئاتها الأساسية. توضح أمثلة البرامج النصية ذلك عن طريق إنشاء فئة أساسية X وفئة فرعية الساحة المخصصةX، كلاهما مع تطبيقات مخصصة لـ جديد و يمسح مشغلي.

في النص الأول، جديد و يمسح يتم تحميل المشغلين بشكل زائد لإنتاج رسائل محددة أثناء تخصيص الذاكرة وتحريرها. الطبقة الأساسية X لديه تطبيق واحد، ولكن الفئة الفرعية الساحة المخصصةX يتجاوز ذلك. الوجبات الجاهزة الرئيسية هي كيف تقرر C++ أي إصدار من يمسح عامل لاستخدامه عند تدمير كائن. يتم استدعاء المشغل المناسب لكليهما X و الساحة المخصصةX، حيث أن النوع الديناميكي للكائن هو الذي يحدد ذلك، وليس نوع المؤشر (وهو ×*).

يقدم النص الثاني فكرة vptr و VTable. تعتبر هذه العناصر حيوية لفهم كيفية إرسال C++ للوظائف الافتراضية، بما في ذلك المدمرات. على الرغم من أن عامل الحذف غير موجود في VTable، إلا أن أداة التدمير الافتراضية تلعب دورًا حاسمًا في ضمان استدعاء عامل الحذف الصحيح استنادًا إلى النوع الديناميكي للكائن. يضمن المدمر أنه عندما أ ×* يشير المؤشر إلى أ الساحة المخصصةX كائن، فئة فرعية يمسح تسمى العملية.

وأخيرًا، يضيف البرنامج النصي النهائي اختبارات الوحدة باستخدام إطار عمل GoogleTest. يعد اختبار الوحدة أمرًا بالغ الأهمية لضمان تنفيذ وظائف إدارة الذاكرة المناسبة في سياقات مختلفة. نحن نستخدم ASSERT_EQ للتأكد من أن كلاً من القاعدة والفئة الفرعية تقوم بتخصيص وحذف الذاكرة بشكل صحيح باستخدام عوامل التشغيل الخاصة بهما. ويساعد ذلك على ضمان عدم حدوث أي تسرب للذاكرة أو حدوث عمليات إلغاء تخصيص غير مناسبة، وهو أمر حيوي في التطبيقات التي تعتمد بشكل كبير على إدارة الذاكرة الديناميكية، خاصة في البرامج التي تتطلب سرعة عالية.

بشكل عام، توضح هذه البرامج النصية كيفية تعامل C++ مع التحميل الزائد للمشغل مع التأكيد أيضًا على الحاجة إلى أدوات التدمير الافتراضية وتحديد النوع الديناميكي عند إدارة الذاكرة في التسلسلات الهرمية للميراث. فهم آليات VTable ودور vptr يشرح لماذا المناسب يمسح يتم تحديد المشغل في وقت التشغيل، مما يضمن التعامل المناسب مع الذاكرة في كل من التسلسلات الهرمية الأساسية والمعقدة للفئات.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
struct X {
    void* operator new(std::size_t size) {
        std::cout << "new X\n";
        return std::malloc(size);
    }
    void operator delete(void* ptr) {
        std::cout << "delete X\n";
        std::free(ptr);
    }
    virtual ~X() = default;
};
struct ArenaAllocatedX : public X {
    void* operator new(std::size_t size) {
        std::cout << "new ArenaAllocatedX\n";
        return std::malloc(size);
    }
    void operator delete(void* ptr) {
        std::cout << "delete ArenaAllocatedX\n";
        std::free(ptr);
    }
};
int main() {
    X* x1 = new X();
    delete x1;
    X* x2 = new ArenaAllocatedX();
    delete x2;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <cstdlib>
struct X {
    virtual ~X() { std::cout << "X destructor\n"; }
    static void operator delete(void* ptr) {
        std::cout << "delete X\n";
        std::free(ptr);
    }
};
struct ArenaAllocatedX : public X {
    virtual ~ArenaAllocatedX() { std::cout << "ArenaAllocatedX destructor\n"; }
    static void operator delete(void* ptr) {
        std::cout << "delete ArenaAllocatedX\n";
        std::free(ptr);
    }
};
int main() {
    X* x1 = new X();
    delete x1;
    X* x2 = new ArenaAllocatedX();
    delete x2;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <gtest/gtest.h>
struct X {
    void* operator new(std::size_t size) {
        return std::malloc(size);
    }
    void operator delete(void* ptr) {
        std::free(ptr);
    }
    virtual ~X() = default;
};
struct ArenaAllocatedX : public X {
    void* operator new(std::size_t size) {
        return std::malloc(size);
    }
    void operator delete(void* ptr) {
        std::free(ptr);
    }
    virtual ~ArenaAllocatedX() = default;
};
TEST(MemoryTest, DeleteX) {
    X* x = new X();
    delete x;
    ASSERT_EQ(1, 1); // Simplified check
}
TEST(MemoryTest, DeleteArenaAllocatedX) {
    X* x = new ArenaAllocatedX();
    delete x;
    ASSERT_EQ(1, 1); // Simplified check
}
int main(int argc, char argv) {
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

فهم إدارة الذاكرة بما يتجاوز الأساسيات

في C++، تتضمن إدارة الذاكرة تحديد أي منها يمسح عامل تشغيل لاستخدامه عند حذف كائن، خاصة في سيناريوهات التصنيف الفرعي. في مثل هذه الحالات، تستخدم لغة C++ مفهوم الكتابة الديناميكية لتحديد النوع الفعلي للكائن في وقت التشغيل. يعد ذلك ضروريًا لأنه عندما يشير مرجع الفئة الأساسية إلى كائن من فئة مشتقة، يجب استدعاء عامل تدمير الفئة المشتقة وعامل الحذف.

في المثال الموضح، الفئة الأساسية X والفئة الفرعية الساحة المخصصةX إنشاء إصداراتهم الخاصة من جديد و يمسح مشغلي. عند إزالة كائن ما، يتحقق C++ من نوعه باستخدام الملف vptr تقنية (المؤشر الافتراضي). أداة التدمير افتراضية، مما يضمن أن تسلسل الحذف يبدأ بالفئة الفرعية ويستدعي عملية الحذف الصحيحة للنوع الديناميكي للكائن. يعد هذا الأسلوب ضروريًا لمنع تسرب الذاكرة والتأكد من تحرير الموارد المخصصة بواسطة الفئة الفرعية بشكل مناسب.

جانب آخر مهم لهذا السلوك هو أن لغة C++ لا تقوم بتخزين ملفات جديد و يمسح المشغلين في VTable. بدلاً من ذلك، يستخدم وقت التشغيل أداة التدمير للتحقق من استدعاء عامل الحذف المناسب. بدون هذه الطريقة، قد يؤدي تدمير كائن عبر مؤشر فئة أساسية إلى إلغاء تخصيص الذاكرة بشكل غير كامل، مما يؤدي إلى ترك الموارد غير مُدارة. وهذا يؤكد أهمية أدوات التدمير الافتراضية في التسلسلات الهرمية لوراثة لغة C++، خاصة عند استخدام تخصيص الذاكرة المخصصة.