Forståelse af C++ Operator Slet valg i underklasser med g++

Operatørvalg og hukommelsesstyring i C++

Brugerdefinerede implementeringer af og operatører i C++ giver en enorm hukommelsesstyringsfrihed. Disse operatører giver udviklere kontrol over allokering og deallokering af hukommelse inden for deres klasser. Underklassificering kan føre til forvirring, især når du vælger slette operatør for objektdestruktion.

I tilfælde af operatør overbelastning i C++, valget af den rigtige operatør fremstår ligetil, fordi den faktiske klasse er kendt ved tildelingen. Det kan dog være mere subtilt at vælge den passende sletteoperator, især når en basisklassepointer linker til en forekomst af en afledt klasse.

Når en basisklassemarkør sletter et afledt klasseobjekt, bruger C++ operatør fra basis- eller afledt klasse? Denne beslutning har en væsentlig indflydelse på, hvordan hukommelse administreres og frigøres, især i klasser med unikke hukommelsesstyringsalgoritmer.

I denne artikel studerer vi, hvordan g++ håndterer valget af sletteoperator, når underklasser tilsidesætter det. Vi vil bruge et eksempel til at vise, hvordan C++ runtime bestemmer hvilken form for bruges, og hvordan dette påvirker hukommelseshåndtering i praksis.

Kommando	Eksempel på brug
operator delete	Dette er en tilpasset implementering af delete-operatøren. I C++ kan du tilsidesætte for at skabe tilpasset hukommelsesdeallokeringsadfærd til din klasse. Som det ses i scriptet, frigøres hukommelsen eksplicit ved hjælp af std::free(ptr).
operator new	Ligesom , denne brugerdefinerede implementering af giver dig mulighed for at indstille tilpasset hukommelsesallokeringsadfærd. Den blev brugt til at allokere hukommelse ved hjælp af std::malloc(size) og sende en brugerdefineret besked, der specificerede, hvilken klasse der tildelte hukommelsen.
virtual destructor	Når du bruger en basisklassemarkør til at slette et objekt, ringer til den relevante destruktor. I eksemplet anvender både X og ArenaAllocatedX virtuelle destruktorer til korrekt håndtering af hukommelsesdeallokering.
gtest	De framework (GoogleTest) bruges til at oprette enhedstests. I dette tilfælde tjekker den, om den er korrekt operatør bruges. Det er afgørende at sikre, at hukommelsesallokerings- og deallokeringshandlingerne testes grundigt i forskellige scenarier.
ASSERT_EQ	Denne makro fra biblioteket kontrollerer, om to værdier er ens, hvilket er almindeligt brugt til at teste kode. Selvom det er forenklet i dette tilfælde, kan det bruges til at sammenligne hukommelsestilstande eller sletningsprocesser i mere komplicerede tests.
vptr	vptr er en skjult pointer tilføjet til klasser med virtuelle funktioner. Den peger på den virtuelle tabel (VTable), som indeholder adresserne på virtuelle funktioner. Forståelse forklarer, hvorfor den relevante delete-operator kaldes baseret på objektets dynamiske type.
VTable	EN (Virtuel tabel) er en struktur, der vedligeholder referencer til virtuelle funktioner for hver klasse med virtuelle metoder. Dette er afgørende for at bestemme den passende sletteoperator for afledte klasser i vores script.
malloc	De funktion tildeler dynamisk hukommelse. Skik blev brugt i stedet for nyt for at understrege direkte hukommelsesstyring og give mere fleksibilitet ved test af forskellige allokeringsalgoritmer.

Hukommelsesstyring og slet operatørvalg i C++

De tidligere tilbudte scripts fokuserer på, hvordan C++ bestemmer det passende operatør, når du arbejder med underklasseobjekter. C++ giver mulighed for at overbelaste og slette operatører til at håndtere tilpasset hukommelsesallokering og deallokeringsalgoritmer. Dette er relevant i tilfælde, hvor underklasser kan have andre krav til hukommelsesstyring end deres basisklasser. Eksempelscripts viser dette ved at oprette en basisklasse og en underklasse ArenaAllocatedX, begge med tilpassede implementeringer af ny og slette operatører.

I det første manuskript, den og operatører overbelastes til at producere specificerede meddelelser under hukommelsestildeling og frigivelse. Basisklassen har en enkelt implementering, men underklassen ArenaAllocatedX tilsidesætter det. Den vigtigste takeaway er, hvordan C++ bestemmer hvilken version af slette operatør til brug, når en genstand ødelægges. Den rette operatør kaldes for begge X og ArenaAllocatedX, da objektets dynamiske type bestemmer dette, ikke markørens type (som er ).

Det andet script introducerer begrebet og . Disse er afgørende for at forstå, hvordan C++ sender virtuelle funktioner, herunder destruktorer. Selvom delete-operatoren ikke er indeholdt i VTable, spiller den virtuelle destructor en afgørende rolle for at sikre, at den rigtige delete-operator aktiveres baseret på objektets dynamiske type. Destruktoren garanterer, at når en markøren peger på en ArenaAllocatedX objekt, underklassens operation kaldes.

Til sidst tilføjer det endelige script enhedstests ved hjælp af GoogleTest-rammen. Enhedstest er afgørende for at sikre, at de passende hukommelsesstyringsfunktioner udføres i forskellige sammenhænge. vi bruger for at sikre, at både basis- og underklassen allokerer og sletter hukommelse korrekt ved hjælp af deres respektive operatører. Dette er med til at sikre, at der ikke opstår hukommelseslækager eller upassende deallokeringer, hvilket er afgørende i applikationer, der i høj grad er afhængige af dynamisk hukommelsesstyring, især i software, der kræver høj hastighed.

Overordnet viser disse scripts, hvordan C++ håndterer operatøroverbelastning, mens de også understreger behovet for virtuelle destruktorer og dynamisk typebestemmelse, når hukommelsen håndteres i arvehierarkier. Forståelse af VTables mekanik og rollen af forklarer, hvorfor det er passende operatør vælges under kørsel, hvilket sikrer korrekt hukommelseshåndtering i både grundlæggende og komplekse klassehierarkier.

#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();
}

Forståelse af hukommelsesstyring ud over det grundlæggende

I C++ involverer hukommelsesstyring at bestemme hvilken operatør til brug, når et objekt slettes, især i underklassificeringsscenarier. I sådanne tilfælde anvender C++ konceptet dynamisk skrivning til at bestemme den faktiske type af objektet under kørsel. Dette er nødvendigt, fordi når en basisklassereference peger på et objekt af en afledt klasse, skal den afledte klasses destructor og delete-operator kaldes.

I det givne eksempel er basisklassen og underklasse lave deres egne versioner af og slette operatører. Når et objekt fjernes, kontrollerer C++ dets type ved hjælp af (virtuel pointer) teknik. Destruktoren er virtuel, hvilket garanterer, at sletningssekvensen starter med underklassen og påkalder den korrekte sletteoperation for objektets dynamiske type. Denne metode er afgørende for at forhindre hukommelseslækager og sikre, at ressourcer, der er allokeret af underklassen, frigives korrekt.

Et andet væsentligt aspekt af denne adfærd er, at C++ ikke gemmer direkte og operatører i . I stedet bruger kørselstiden destruktoren til at verificere, at den relevante sletteoperator er aktiveret. Uden denne metode ville ødelæggelse af et objekt via en basisklassepointer resultere i ufuldstændig hukommelsesdeallokering, hvilket efterlader ressourcer uadministrerede. Dette understreger vigtigheden af ​​virtuelle destruktorer i C++ arvehierarkier, især når brugerdefineret hukommelsesallokering bruges.

Valg af passende operatør i C++ kræver forståelse af, hvordan virtuelle destruktorer og dynamiske typer interagerer. Når en underklasse tilsidesætter hukommelsesstyringsfunktioner, garanterer compileren, at den relevante operatør bruges til objektdestruktion.

Denne metode beskytter mod hukommelseslækager og garanterer, at underklassespecifikke ressourcer renses korrekt væk. Gennem eksempler og VTable-udforskning belyser kurset denne kritiske komponent i C++-arv, og hvordan sproget håndterer hukommelsesdeallokering.