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

Operatorauswahl und Speicherverwaltung in C++

Benutzerdefinierte Implementierungen der Und 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 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 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 verwendet wird und wie sich dies in der Praxis auf die Speicherverwaltung auswirkt.

Befehl	Anwendungsbeispiel
operator delete	Dies ist eine angepasste Implementierung des Löschoperators. In C++ können Sie das überschreiben um ein benutzerdefiniertes Speicherfreigabeverhalten für Ihre Klasse zu erstellen. Wie im Skript zu sehen ist, wird Speicher explizit mit std::free(ptr) freigegeben.
operator new	Ähnlich wie , diese benutzerdefinierte Implementierung von ermöglicht es Ihnen, ein benutzerdefiniertes Speicherzuweisungsverhalten festzulegen. Es wurde verwendet, um Speicher mithilfe von std::malloc(size) zuzuweisen und eine benutzerdefinierte Nachricht zu senden, die angibt, welche Klasse den Speicher zugewiesen hat.
virtual destructor	Wenn Sie einen Basisklassenzeiger zum Löschen eines Objekts verwenden, wird der ruft den entsprechenden Destruktor auf. Im Beispiel verwenden sowohl X als auch ArenaAllocatedX virtuelle Destruktoren, um die Speicherfreigabe ordnungsgemäß zu verwalten.
gtest	Der Framework (GoogleTest) wird zum Erstellen von Unit-Tests verwendet. In diesem Fall wird geprüft, ob die Angaben korrekt sind Operator verwendet wird. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Aktionen zur Speicherzuweisung und -freigabe in verschiedenen Szenarien umfassend getestet werden.
ASSERT_EQ	Dieses Makro aus dem Die Bibliothek prüft, ob zwei Werte gleich sind, was häufig beim Testen von Code verwendet wird. Obwohl es in diesem Fall vereinfacht ist, kann es zum Vergleich von Speicherzuständen oder Löschvorgängen in komplizierteren Tests verwendet werden.
vptr	Der vptr ist ein versteckter Zeiger, der Klassen mit virtuellen Funktionen hinzugefügt wird. Es zeigt auf die virtuelle Tabelle (VTable), die die Adressen virtueller Funktionen enthält. Verständnis erklärt, warum der entsprechende Löschoperator basierend auf dem dynamischen Typ des Objekts aufgerufen wird.
VTable	A (Virtuelle Tabelle) ist eine Struktur, die Verweise auf virtuelle Funktionen für jede Klasse mit virtuellen Methoden verwaltet. Dies ist entscheidend für die Bestimmung des geeigneten Löschoperators für abgeleitete Klassen in unserem Skript.
malloc	Der Die Funktion weist Speicher dynamisch zu. Brauch wurde anstelle von new verwendet, um die direkte Speicherverwaltung hervorzuheben und mehr Flexibilität beim Testen verschiedener Zuordnungsalgorithmen zu bieten.

Speicherverwaltung und Löschoperatorauswahl in C++

Die zuvor angebotenen Skripte konzentrieren sich darauf, wie C++ das Passende ermittelt Operator beim Arbeiten mit Unterklassenobjekten. C++ ermöglicht das Überladen von 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 und eine Unterklasse ArenaAllocatedX, beide mit benutzerdefinierten Implementierungen von neu Und löschen Betreiber.

Im ersten Drehbuch ist das Und Operatoren werden überlastet, um während der Speicherzuweisung und -freigabe bestimmte Nachrichten zu erzeugen. Die Basisklasse 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 ).

Das zweite Skript führt den Begriff des ein Und . 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 Zeiger zeigt auf a ArenaAllocatedX Objekt, die Unterklasse 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 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 erklärt, warum das angemessen ist 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 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 und Unterklasse Erstellen Sie ihre eigenen Versionen davon Und löschen Betreiber. Wenn ein Objekt entfernt wird, überprüft C++ seinen Typ mithilfe von (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 Und Betreiber in der . 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.

Das Passende auswählen -Operator in C++ erfordert ein Verständnis der Interaktion virtueller Destruktoren und dynamischer Typen. Wenn eine Unterklasse Speicherverwaltungsfunktionen überschreibt, garantiert der Compiler, dass der entsprechende Operator für die Objektzerstörung verwendet wird.

Diese Methode schützt vor Speicherlecks und garantiert, dass unterklassenspezifische Ressourcen korrekt bereinigt werden. Anhand von Beispielen und der Erkundung von VTable beleuchtet der Kurs diese wichtige Komponente der C++-Vererbung und wie die Sprache mit der Speicherfreigabe umgeht.