Comprendre la sélection de suppression d'opérateur C++ dans les sous-classes avec g++

Sélection des opérateurs et gestion de la mémoire en C++

Implémentations personnalisées du et Les opérateurs en C++ offrent une énorme liberté de gestion de la mémoire. Ces opérateurs permettent aux développeurs de contrôler l'allocation et la désallocation de mémoire au sein de leurs classes. Le sous-classement peut prêter à confusion, en particulier lors de la sélection des supprimer opérateur pour la destruction d’objets.

Dans le cas d'une surcharge d'opérateurs en C++, la sélection du bon L'opérateur semble simple car la classe réelle est connue lors de l'allocation. Cependant, le choix de l'opérateur de suppression approprié peut être plus subtil, en particulier lorsqu'un pointeur de classe de base est lié à une instance d'une classe dérivée.

Lorsqu'un pointeur de classe de base supprime un objet de classe dérivée, C++ utilise-t-il le opérateur de la classe de base ou dérivée ? Cette décision a un impact substantiel sur la façon dont la mémoire est gérée et libérée, en particulier dans les classes dotées d’algorithmes de gestion de mémoire uniques.

Dans cet article, nous étudions comment g++ gère la sélection de l'opérateur de suppression lorsque les sous-classes la remplacent. Nous utiliserons un exemple pour montrer comment le runtime C++ décide quelle forme de est utilisé et comment cela affecte la gestion de la mémoire dans la pratique.

Commande	Exemple d'utilisation
operator delete	Il s'agit d'une implémentation personnalisée de l'opérateur delete. En C++, vous pouvez remplacer le pour créer un comportement de désallocation de mémoire personnalisé pour votre classe. Comme le montre le script, la mémoire est explicitement libérée à l'aide de std::free(ptr).
operator new	De même pour , cette implémentation personnalisée de vous permet de définir un comportement personnalisé d’allocation de mémoire. Il était utilisé pour allouer de la mémoire à l'aide de std::malloc(size) et envoyer un message personnalisé spécifiant quelle classe avait alloué la mémoire.
virtual destructor	Lorsque vous utilisez un pointeur de classe de base pour supprimer un objet, le appelle le destructeur approprié. Dans l'exemple, X et ArenaAllocatedX utilisent tous deux des destructeurs virtuels pour gérer correctement la désallocation de mémoire.
gtest	Le framework (GoogleTest) est utilisé pour créer des tests unitaires. Dans ce cas, il vérifie si le bon l’opérateur est utilisé. Il est essentiel de s’assurer que les actions d’allocation et de désallocation de mémoire sont testées de manière approfondie dans divers scénarios.
ASSERT_EQ	Cette macro du La bibliothèque vérifie si deux valeurs sont égales, ce qui est couramment utilisé dans les tests de code. Bien que simplifié dans ce cas, il peut être utilisé pour comparer les états de mémoire ou les processus de suppression dans le cadre de tests plus compliqués.
vptr	Le vptr est un pointeur caché ajouté aux classes dotées de fonctions virtuelles. Il pointe vers la table virtuelle (VTable), qui contient les adresses des fonctions virtuelles. Compréhension explique pourquoi l'opérateur de suppression approprié est appelé en fonction du type dynamique de l'objet.
VTable	UN (Virtual Table) est une structure qui conserve des références aux fonctions virtuelles pour chaque classe avec des méthodes virtuelles. Ceci est essentiel pour déterminer l'opérateur de suppression approprié pour les classes dérivées dans notre script.
malloc	Le la fonction alloue dynamiquement la mémoire. Coutume a été utilisé à la place de new pour mettre l'accent sur la gestion directe de la mémoire et offrir plus de flexibilité lors du test de différents algorithmes d'allocation.

Gestion de la mémoire et sélection de l'opérateur de suppression en C++

Les scripts proposés précédemment se concentrent sur la façon dont C++ détermine le opérateur lorsque vous travaillez avec des objets de sous-classe. C++ permet de surcharger le et supprimer opérateurs pour gérer les algorithmes personnalisés d’allocation et de désallocation de mémoire. Ceci est pertinent dans les cas où les sous-classes peuvent avoir des exigences de gestion de mémoire différentes de celles de leurs classes de base. Les exemples de scripts le montrent en créant une classe de base et une sous-classe ArenaAllocatedX, tous deux avec des implémentations personnalisées de nouveau et supprimer opérateurs.

Dans le premier script, le et les opérateurs sont surchargés pour produire des messages spécifiés lors de l'allocation et de la libération de la mémoire. La classe de base a une seule implémentation, mais la sous-classe ArenaAllocatedX le remplace. Le principal point à retenir est la façon dont C++ décide quelle version du supprimer opérateur à utiliser lorsqu’un objet est détruit. L'opérateur approprié est appelé pour les deux X et ArenaAllocatedX, car c'est le type dynamique de l'objet qui le détermine, et non le type du pointeur (qui est ).

Le deuxième scénario introduit la notion de et . Ceux-ci sont essentiels pour comprendre comment C++ distribue les fonctions virtuelles, y compris les destructeurs. Bien que l'opérateur de suppression ne soit pas contenu dans la VTable, le destructeur virtuel joue un rôle crucial en garantissant que le bon opérateur de suppression est invoqué en fonction du type dynamique de l'objet. Le destructeur garantit que lorsqu'un le pointeur pointe vers un ArenaAllocatedX objet, la sous-classe l’opération est appelée.

Enfin, le script final ajoute des tests unitaires utilisant le framework GoogleTest. Les tests unitaires sont essentiels pour garantir que les fonctions de gestion de mémoire appropriées sont exécutées dans divers contextes. Nous utilisons pour garantir que la base et la sous-classe allouent et suppriment correctement la mémoire à l'aide de leurs opérateurs respectifs. Cela permet de garantir qu'aucune fuite de mémoire ou désallocation inappropriée ne se produise, ce qui est vital dans les applications qui s'appuient de manière significative sur la gestion dynamique de la mémoire, en particulier dans les logiciels nécessitant une vitesse élevée.

Dans l'ensemble, ces scripts montrent comment C++ gère la surcharge des opérateurs tout en soulignant la nécessité de destructeurs virtuels et de détermination de type dynamique lors de la gestion de la mémoire dans les hiérarchies d'héritage. Comprendre les mécanismes de la VTable et le rôle du explique pourquoi le approprié L'opérateur est sélectionné au moment de l'exécution, garantissant une gestion appropriée de la mémoire dans les hiérarchies de classes de base et complexes.

#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();
}

Comprendre la gestion de la mémoire au-delà des bases

En C++, la gestion de la mémoire consiste à déterminer quel opérateur à utiliser lorsqu’un objet est supprimé, en particulier dans les scénarios de sous-classement. Dans de tels cas, C++ utilise le concept de typage dynamique pour déterminer le type réel de l'objet au moment de l'exécution. Cela est nécessaire car lorsqu'une référence de classe de base pointe vers un objet d'une classe dérivée, le destructeur et l'opérateur de suppression de la classe dérivée doivent être appelés.

Dans l'exemple donné, la classe de base et sous-classe créer leurs propres versions du et supprimer opérateurs. Lorsqu'un objet est supprimé, C++ vérifie son type à l'aide de la commande (pointeur virtuel). Le destructeur est virtuel, garantissant que la séquence de suppression commence par la sous-classe et appelle l'opération de suppression correcte pour le type dynamique de l'objet. Cette méthode est essentielle pour éviter les fuites de mémoire et garantir que les ressources allouées par la sous-classe sont correctement libérées.

Un autre aspect important de ce comportement est que C++ ne stocke pas directement les et opérateurs dans le . Au lieu de cela, le moteur d'exécution utilise le destructeur pour vérifier que l'opérateur de suppression approprié est appelé. Sans cette méthode, la destruction d'un objet via un pointeur de classe de base entraînerait une désallocation de mémoire incomplète, laissant les ressources non gérées. Cela souligne l'importance des destructeurs virtuels dans les hiérarchies d'héritage C++, en particulier lorsque l'allocation de mémoire personnalisée est utilisée.

Choisir le approprié L’opérateur en C++ nécessite de comprendre comment les destructeurs virtuels et les types dynamiques interagissent. Lorsqu'une sous-classe remplace les fonctions de gestion de la mémoire, le compilateur garantit que l'opérateur approprié est utilisé pour la destruction des objets.

Cette méthode protège contre les fuites de mémoire et garantit que les ressources spécifiques aux sous-classes sont correctement nettoyées. À travers des exemples et l'exploration de VTable, le cours éclaire ce composant critique de l'héritage C++ et comment le langage gère la désallocation de mémoire.