Memahami Pilihan Hapus Operator C++ di Subclass dengan g++

Pemilihan Operator dan Manajemen Memori di C++

Implementasi khusus dari baru Dan menghapus operator di C++ memberikan kebebasan manajemen memori yang luar biasa. Operator ini memberi pengembang kendali atas alokasi dan dealokasi memori dalam kelas mereka. Subkelas dapat menimbulkan kebingungan, khususnya ketika memilih menghapus operator untuk penghancuran objek.

Dalam kasus kelebihan beban operator di C++, pemilihan yang benar baru operator tampak mudah karena kelas sebenarnya diketahui pada alokasi. Namun, memilih operator penghapusan yang tepat bisa jadi lebih rumit, terutama ketika penunjuk kelas dasar tertaut ke sebuah instance dari kelas turunan.

Ketika penunjuk kelas dasar menghapus objek kelas turunan, apakah C++ menggunakan menghapus operator dari kelas dasar atau kelas turunan? Keputusan ini memiliki dampak besar pada cara memori dikelola dan dibebaskan, khususnya di kelas dengan algoritma manajemen memori unik.

Dalam artikel ini, kita mempelajari bagaimana g++ menangani pemilihan operator penghapusan ketika subkelas menimpanya. Kita akan menggunakan contoh untuk menunjukkan bagaimana runtime C++ menentukan bentuk apa menghapus digunakan, dan bagaimana hal ini mempengaruhi manajemen memori dalam praktiknya.

Manajemen Memori dan Hapus Pilihan Operator di C++

Skrip yang ditawarkan sebelumnya fokus pada bagaimana C++ menentukan yang sesuai menghapus operator saat bekerja dengan objek subkelas. C++ memungkinkan untuk membebani secara berlebihan baru Dan menghapus operator untuk menangani alokasi memori khusus dan algoritma deallokasi. Hal ini relevan jika subkelas mungkin memiliki persyaratan manajemen memori yang berbeda dari kelas dasarnya. Contoh skrip menunjukkan hal ini dengan membuat kelas dasar X dan subkelas ArenaDialokasikanX, keduanya dengan implementasi khusus baru Dan menghapus operator.

Dalam skrip pertama, baru Dan menghapus operator kelebihan beban untuk menghasilkan pesan tertentu selama alokasi dan pembebasan memori. Kelas dasar X memiliki implementasi tunggal, tetapi subkelas ArenaDialokasikanX menimpanya. Kesimpulan utamanya adalah bagaimana C++ memutuskan versi mana menghapus operator untuk digunakan ketika suatu objek dihancurkan. Operator yang tepat dipanggil untuk keduanya X Dan ArenaDialokasikanX, karena tipe dinamis objek menentukan ini, bukan tipe pointer (yaitu X*).

Skrip kedua memperkenalkan gagasan tentang vptr Dan Tabel V. Ini penting untuk memahami bagaimana C++ mengirimkan fungsi virtual, termasuk destruktor. Meskipun operator penghapusan tidak terdapat dalam VTable, destruktor virtual memainkan peran penting dalam memastikan bahwa operator penghapusan yang tepat dipanggil berdasarkan tipe dinamis objek. Destruktor menjamin bahwa ketika a X* penunjuk menunjuk ke a ArenaDialokasikanX objek, subkelasnya menghapus operasi disebut.

Terakhir, skrip terakhir menambahkan pengujian unit menggunakan kerangka GoogleTest. Pengujian unit sangat penting untuk memastikan bahwa fungsi manajemen memori yang tepat dijalankan dalam berbagai konteks. Kami menggunakan ASSERT_EQ untuk memastikan bahwa basis dan subkelas mengalokasikan dan menghapus memori dengan benar menggunakan operator masing-masing. Hal ini membantu memastikan tidak terjadi kebocoran memori atau deallokasi yang tidak tepat, yang sangat penting dalam aplikasi yang sangat bergantung pada manajemen memori dinamis, khususnya pada perangkat lunak yang memerlukan kecepatan tinggi.

Secara keseluruhan, skrip ini menunjukkan bagaimana C++ menangani kelebihan beban operator sekaligus menekankan kebutuhan destruktor virtual dan penentuan tipe dinamis saat mengelola memori dalam hierarki warisan. Memahami mekanisme VTable dan peran vptr menjelaskan mengapa sesuai menghapus operator dipilih saat runtime, memastikan penanganan memori yang tepat dalam hierarki kelas dasar dan kompleks.

#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();
}

Memahami Manajemen Memori Melampaui Dasarnya

Dalam C++, manajemen memori melibatkan penentuan yang mana menghapus operator untuk digunakan ketika suatu objek dihapus, khususnya dalam skenario subkelas. Dalam kasus seperti itu, C++ menggunakan konsep pengetikan dinamis untuk menentukan tipe sebenarnya dari objek saat runtime. Hal ini diperlukan karena ketika referensi kelas dasar menunjuk ke objek kelas turunan, destruktor dan operator penghapusan kelas turunan harus dipanggil.

Dalam contoh yang diberikan, kelas dasar X dan subkelas ArenaDialokasikanX membuat versi mereka sendiri baru Dan menghapus operator. Ketika sebuah objek dihapus, C++ memeriksa tipenya menggunakan vptr (penunjuk virtual). Destruktornya bersifat virtual, menjamin bahwa urutan penghapusan dimulai dengan subkelas dan memanggil operasi penghapusan yang benar untuk tipe dinamis objek. Metode ini sangat penting untuk mencegah kebocoran memori dan memastikan bahwa sumber daya yang dialokasikan oleh subkelas telah dilepaskan dengan tepat.

Aspek penting lainnya dari perilaku ini adalah C++ tidak menyimpan secara langsung baru Dan menghapus operator di Tabel V. Sebaliknya, runtime menggunakan destruktor untuk memverifikasi bahwa operator penghapusan yang sesuai telah dipanggil. Tanpa metode ini, penghancuran objek melalui penunjuk kelas dasar akan mengakibatkan dealokasi memori tidak lengkap, sehingga sumber daya tidak terkelola. Hal ini menekankan pentingnya destruktor virtual dalam hierarki pewarisan C++, terutama ketika alokasi memori khusus digunakan.