Grundlegendes zum C++-Operator „Auswahl löschen“ in Unterklassen mit g++

Operatorauswahl und Speicherverwaltung in C++

Benutzerdefinierte Implementierungen der neu Und löschen Operatoren in C++ bieten enorme Freiheit bei der Speicherverwaltung. Diese Operatoren geben Entwicklern die Kontrolle über die Zuweisung und Freigabe von Speicher innerhalb ihrer Klassen. Unterklassen können zu Verwirrung führen, insbesondere bei der Auswahl löschen Operator zur Objektvernichtung.

Im Falle einer Operatorüberladung in C++ ist die Auswahl des richtigen neu Der Operator erscheint unkompliziert, da die tatsächliche Klasse bei der Zuweisung bekannt ist. Die Auswahl des geeigneten Löschoperators kann jedoch subtiler sein, insbesondere wenn ein Basisklassenzeiger auf eine Instanz einer abgeleiteten Klasse verweist.

Wenn ein Basisklassenzeiger ein abgeleitetes Klassenobjekt löscht, verwendet C++ das löschen Operator aus der Basis- oder abgeleiteten Klasse? Diese Entscheidung hat erhebliche Auswirkungen darauf, wie Speicher verwaltet und freigegeben wird, insbesondere in Klassen mit einzigartigen Speicherverwaltungsalgorithmen.

In diesem Artikel untersuchen wir, wie G++ mit der Auswahl des Löschoperators umgeht, wenn Unterklassen diese überschreiben. Anhand eines Beispiels zeigen wir, wie die C++-Laufzeit entscheidet, welche Form von verwendet wird löschen verwendet wird und wie sich dies in der Praxis auf die Speicherverwaltung auswirkt.

Speicherverwaltung und Löschoperatorauswahl in C++

Die zuvor angebotenen Skripte konzentrieren sich darauf, wie C++ das Passende ermittelt löschen Operator beim Arbeiten mit Unterklassenobjekten. C++ ermöglicht das Überladen von neu Und löschen Operatoren zur Handhabung benutzerdefinierter Speicherzuweisungs- und -freigabealgorithmen. Dies ist in Fällen relevant, in denen Unterklassen möglicherweise andere Anforderungen an die Speicherverwaltung haben als ihre Basisklassen. Die Beispielskripte zeigen dies durch die Erstellung einer Basisklasse X und eine Unterklasse ArenaAllocatedX, beide mit benutzerdefinierten Implementierungen von neu Und löschen Betreiber.

Im ersten Drehbuch ist das neu Und löschen Operatoren werden überlastet, um während der Speicherzuweisung und -freigabe bestimmte Nachrichten zu erzeugen. Die Basisklasse X hat eine einzige Implementierung, aber die Unterklasse ArenaAllocatedX überschreibt es. Die wichtigste Erkenntnis ist, wie C++ entscheidet, welche Version von löschen Operator, der verwendet werden soll, wenn ein Objekt zerstört wird. Für beide wird der richtige Operator aufgerufen X Und ArenaAllocatedX, da der dynamische Typ des Objekts dies bestimmt, nicht der Typ des Zeigers (der ist X*).

Das zweite Skript führt den Begriff des ein vptr Und VTabelle. Diese sind wichtig, um zu verstehen, wie C++ virtuelle Funktionen, einschließlich Destruktoren, verteilt. Obwohl der Löschoperator nicht in der VTable enthalten ist, spielt der virtuelle Destruktor eine entscheidende Rolle dabei, sicherzustellen, dass der richtige Löschoperator basierend auf dem dynamischen Typ des Objekts aufgerufen wird. Der Destruktor garantiert, dass wenn a X* Zeiger zeigt auf a ArenaAllocatedX Objekt, die Unterklasse löschen Operation aufgerufen wird.

Schließlich fügt das endgültige Skript Komponententests mithilfe des GoogleTest-Frameworks hinzu. Unit-Tests sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die entsprechenden Speicherverwaltungsfunktionen in verschiedenen Kontexten ausgeführt werden. Wir verwenden ASSERT_EQ um sicherzustellen, dass sowohl die Basis- als auch die Unterklasse mithilfe ihrer jeweiligen Operatoren Speicher korrekt zuweisen und löschen. Dies trägt dazu bei, sicherzustellen, dass keine Speicherlecks oder unangemessene Freigaben auftreten, was bei Anwendungen, die stark auf eine dynamische Speicherverwaltung angewiesen sind, insbesondere bei Software, die eine hohe Geschwindigkeit erfordert, von entscheidender Bedeutung ist.

Insgesamt zeigen diese Skripte, wie C++ mit der Überladung von Operatoren umgeht, und betonen gleichzeitig die Notwendigkeit virtueller Destruktoren und dynamischer Typbestimmung bei der Speicherverwaltung in Vererbungshierarchien. Verständnis der Mechanik des VTable und der Rolle des vptr erklärt, warum das angemessen ist löschen Der Operator wird zur Laufzeit ausgewählt und gewährleistet so eine ordnungsgemäße Speicherverwaltung sowohl in einfachen als auch in komplexen Klassenhierarchien.

#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();
}

Speicherverwaltung über die Grundlagen hinaus verstehen

In C++ umfasst die Speicherverwaltung die Bestimmung, welche löschen Operator, der verwendet werden soll, wenn ein Objekt gelöscht wird, insbesondere in Unterklassenszenarien. In solchen Fällen verwendet C++ das Konzept der dynamischen Typisierung, um den tatsächlichen Typ des Objekts zur Laufzeit zu bestimmen. Dies ist notwendig, da der Destruktor und der Löschoperator der abgeleiteten Klasse aufgerufen werden müssen, wenn eine Basisklassenreferenz auf ein Objekt einer abgeleiteten Klasse verweist.

Im gegebenen Beispiel die Basisklasse X und Unterklasse ArenaAllocatedX Erstellen Sie ihre eigenen Versionen davon neu Und löschen Betreiber. Wenn ein Objekt entfernt wird, überprüft C++ seinen Typ mithilfe von vptr (virtuelle Zeiger-)Technik. Der Destruktor ist virtuell und stellt sicher, dass die Löschsequenz mit der Unterklasse beginnt und den richtigen Löschvorgang für den dynamischen Typ des Objekts aufruft. Diese Methode ist entscheidend, um Speicherlecks zu verhindern und sicherzustellen, dass die von der Unterklasse zugewiesenen Ressourcen ordnungsgemäß freigegeben werden.

Ein weiterer wichtiger Aspekt dieses Verhaltens besteht darin, dass C++ das nicht direkt speichert neu Und löschen Betreiber in der VTabelle. Stattdessen verwendet die Laufzeit den Destruktor, um zu überprüfen, ob der entsprechende Löschoperator aufgerufen wird. Ohne diese Methode würde die Zerstörung eines Objekts über einen Basisklassenzeiger zu einer unvollständigen Speicherfreigabe führen, sodass die Ressourcen nicht verwaltet würden. Dies unterstreicht die Bedeutung virtueller Destruktoren in C++-Vererbungshierarchien, insbesondere wenn benutzerdefinierte Speicherzuweisung verwendet wird.