Comprendere la selezione di eliminazione dell'operatore C++ nelle sottoclassi con g++

Selezione degli operatori e gestione della memoria in C++

Implementazioni personalizzate di E gli operatori in C++ forniscono un'enorme libertà di gestione della memoria. Questi operatori danno agli sviluppatori il controllo sull'allocazione e deallocazione della memoria all'interno delle loro classi. La creazione di sottoclassi può creare confusione, in particolare quando si seleziona il file eliminare operatore per la distruzione dell'oggetto.

In caso di sovraccarico dell'operatore in C++, la selezione del file Correct appare semplice perché la classe effettiva è nota al momento dell'allocazione. Tuttavia, la scelta dell'operatore di eliminazione appropriato può essere più delicata, soprattutto quando un puntatore della classe base si collega a un'istanza di una classe derivata.

Quando un puntatore alla classe base elimina un oggetto di classe derivata, C++ utilizza il metodo operatore dalla classe base o derivata? Questa decisione ha un impatto sostanziale sul modo in cui la memoria viene gestita e liberata, in particolare nelle classi con algoritmi di gestione della memoria unici.

In questo articolo studieremo come g++ gestisce la selezione dell'operatore di eliminazione quando le sottoclassi lo sovrascrivono. Utilizzeremo un esempio per mostrare come il runtime C++ decide quale forma di viene utilizzato e come ciò influisce nella pratica sulla gestione della memoria.

Comando	Esempio di utilizzo
operator delete	Questa è un'implementazione personalizzata dell'operatore delete. In C++ è possibile sovrascrivere il file per creare un comportamento di deallocazione della memoria personalizzato per la tua classe. Come visto nello script, la memoria viene liberata esplicitamente utilizzando std::free(ptr).
operator new	Allo stesso modo a , questa implementazione personalizzata di consente di impostare un comportamento personalizzato di allocazione della memoria. È stato utilizzato per allocare memoria utilizzando std::malloc(size) e inviare un messaggio personalizzato specificando quale classe ha allocato la memoria.
virtual destructor	Quando si utilizza un puntatore alla classe base per eliminare un oggetto, il file chiama il distruttore appropriato. Nell'esempio, sia X che ArenaAllocatedX utilizzano distruttori virtuali per gestire correttamente la deallocazione della memoria.
gtest	IL framework (GoogleTest) viene utilizzato per creare unit test. In questo caso, controlla se è corretto viene utilizzato l'operatore È fondamentale garantire che le azioni di allocazione e deallocazione della memoria siano ampiamente testate in vari scenari.
ASSERT_EQ	Questa macro dal la libreria controlla se due valori sono uguali, operazione comunemente utilizzata per testare il codice. Sebbene in questo caso sia semplificato, può essere utilizzato per confrontare stati di memoria o processi di cancellazione in test più complicati.
vptr	Il vptr è un puntatore nascosto aggiunto alle classi con funzioni virtuali. Punta alla tabella virtuale (VTable), che contiene gli indirizzi delle funzioni virtuali. Comprensione spiega perché viene chiamato l'operatore di eliminazione appropriato in base al tipo dinamico dell'oggetto.
VTable	UN (Virtual Table) è una struttura che mantiene i riferimenti alle funzioni virtuali per ogni classe con metodi virtuali. Ciò è fondamentale per determinare l'operatore di eliminazione appropriato per le classi derivate nel nostro script.
malloc	IL la funzione alloca dinamicamente la memoria. Costume è stato utilizzato invece di new per enfatizzare la gestione diretta della memoria e fornire maggiore flessibilità durante il test di diversi algoritmi di allocazione.

Gestione della memoria e selezione dell'operatore di eliminazione in C++

Gli script offerti in precedenza si concentrano su come C++ determina l'appropriato operatore quando si lavora con oggetti sottoclasse. C++ consente di sovraccaricare il file E eliminare operatori per gestire algoritmi personalizzati di allocazione e deallocazione della memoria. Ciò è rilevante nei casi in cui le sottoclassi possono avere requisiti di gestione della memoria diversi rispetto alle loro classi base. Gli script di esempio lo mostrano creando una classe base e una sottoclasse ArenaAllocatedX, entrambi con implementazioni personalizzate di nuovo E eliminare operatori.

Nella prima sceneggiatura, il E gli operatori vengono sovraccaricati per produrre messaggi specifici durante l'allocazione e la liberazione della memoria. La classe base ha una singola implementazione, ma la sottoclasse ArenaAllocatedX lo sovrascrive. Il punto principale è il modo in cui C++ decide quale versione di eliminare operatore da utilizzare quando un oggetto viene distrutto. Per entrambi è richiesto l'operatore corretto X E ArenaAllocatedX, poiché ciò è determinato dal tipo dinamico dell'oggetto, non dal tipo del puntatore (che è ).

Il secondo script introduce la nozione di E . Questi sono fondamentali per comprendere come il C++ invia le funzioni virtuali, inclusi i distruttori. Sebbene l'operatore delete non sia contenuto in VTable, il distruttore virtuale svolge un ruolo cruciale nel garantire che venga richiamato l'operatore delete corretto in base al tipo dinamico dell'oggetto. Il distruttore garantisce che quando a il puntatore punta a a ArenaAllocatedX oggetto, quello della sottoclasse viene chiamata l'operazione.

Infine, lo script finale aggiunge test unitari utilizzando il framework GoogleTest. Il test unitario è fondamentale per garantire che le funzioni di gestione della memoria appropriate vengano eseguite in vari contesti. Usiamo per garantire che sia la base che la sottoclasse allochino ed eliminino la memoria correttamente utilizzando i rispettivi operatori. Ciò aiuta a garantire che non si verifichino perdite di memoria o deallocazioni inappropriate, il che è vitale nelle applicazioni che fanno molto affidamento sulla gestione dinamica della memoria, in particolare nei software che richiedono alta velocità.

Nel complesso, questi script mostrano come C++ gestisce l'overload degli operatori, sottolineando anche la necessità di distruttori virtuali e di determinazione dinamica del tipo durante la gestione della memoria nelle gerarchie di ereditarietà. Comprendere i meccanismi di VTable e il ruolo di spiega perché è appropriato L'operatore viene selezionato in fase di esecuzione, garantendo la corretta gestione della memoria nelle gerarchie di classi sia di base che complesse.

#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();
}

Comprendere la gestione della memoria oltre le nozioni di base

In C++, la gestione della memoria implica determinare quale operatore da utilizzare quando un oggetto viene eliminato, in particolare negli scenari di sottoclasse. In tali casi, C++ utilizza il concetto di tipizzazione dinamica per determinare il tipo effettivo dell'oggetto in fase di esecuzione. Ciò è necessario perché quando un riferimento alla classe base punta a un oggetto di una classe derivata, è necessario chiamare il distruttore della classe derivata e l'operatore di eliminazione.

Nell'esempio fornito, la classe base e sottoclasse creare le proprie versioni di E eliminare operatori. Quando un oggetto viene rimosso, C++ ne controlla il tipo utilizzando il metodo (puntatore virtuale). Il distruttore è virtuale, garantendo che la sequenza di eliminazione inizi con la sottoclasse e richiami l'operazione di eliminazione corretta per il tipo dinamico dell'oggetto. Questo metodo è fondamentale per prevenire perdite di memoria e garantire che le risorse allocate dalla sottoclasse vengano rilasciate in modo appropriato.

Un altro aspetto significativo di questo comportamento è che C++ non memorizza direttamente i file E operatori nel . Il runtime utilizza invece il distruttore per verificare che venga richiamato l'operatore delete appropriato. Senza questo metodo, la distruzione di un oggetto tramite un puntatore alla classe base comporterebbe una deallocazione della memoria incompleta, lasciando le risorse non gestite. Ciò enfatizza l'importanza dei distruttori virtuali nelle gerarchie di ereditarietà C++, in particolare quando viene utilizzata l'allocazione di memoria personalizzata.

Scegliere l'appropriato L'operatore in C++ richiede la comprensione del modo in cui interagiscono i distruttori virtuali e i tipi dinamici. Quando una sottoclasse sovrascrive le funzioni di gestione della memoria, il compilatore garantisce che venga utilizzato l'operatore appropriato per la distruzione dell'oggetto.

Questo metodo protegge dalle perdite di memoria e garantisce che le risorse specifiche della sottoclasse vengano correttamente rimosse. Attraverso esempi ed esplorazione di VTable, il corso illustra questo componente critico dell'ereditarietà C++ e il modo in cui il linguaggio gestisce la deallocazione della memoria.