Izpratne par C++ operatora dzēšanas atlasi apakšklasēs ar g++

Operatora izvēle un atmiņas pārvaldība programmā C++

Pielāgotas ieviešanas jauns un dzēst operatori C++ nodrošina milzīgu atmiņas pārvaldības brīvību. Šie operatori sniedz izstrādātājiem kontroli pār atmiņas piešķiršanu un atdalīšanu savās klasēs. Apakšklase var radīt neskaidrības, īpaši izvēloties dzēst operators objekta iznīcināšanai.

Operatora pārslodzes gadījumā C++ valodā ir jāizvēlas pareizā jauns operators šķiet vienkāršs, jo faktiskā klase ir zināma piešķiršanas laikā. Tomēr atbilstošā dzēšanas operatora izvēle var būt smalkāka, it īpaši, ja bāzes klases rādītājs ir saistīts ar atvasinātas klases gadījumu.

Kad bāzes klases rādītājs izdzēš atvasinātu klases objektu, vai C++ izmanto dzēst operators no bāzes vai atvasinātās klases? Šim lēmumam ir būtiska ietekme uz to, kā atmiņa tiek pārvaldīta un atbrīvota, jo īpaši klasēs ar unikāliem atmiņas pārvaldības algoritmiem.

Šajā rakstā mēs pētām, kā g++ apstrādā dzēšanas operatora atlasi, kad apakšklases to ignorē. Mēs izmantosim piemēru, lai parādītu, kā C++ izpildlaiks izlemj, kura forma dzēst tiek izmantots un kā tas praksē ietekmē atmiņas pārvaldību.

Atmiņas pārvaldība un dzēšanas operatora izvēle programmā C++

Iepriekš piedāvātie skripti koncentrējas uz to, kā C++ nosaka atbilstošo dzēst operators, strādājot ar apakšklases objektiem. C++ ļauj pārslogot jauns un dzēst operatoriem, lai apstrādātu pielāgotus atmiņas piešķiršanas un atdalīšanas algoritmus. Tas attiecas uz gadījumiem, kad apakšklasēm var būt atšķirīgas atmiņas pārvaldības prasības nekā to bāzes klasēm. Skriptu piemēri to parāda, izveidojot bāzes klasi X un apakšklase ArēnaPiešķirtsX, gan ar pielāgotu ieviešanu jauns un dzēst operatoriem.

Pirmajā skriptā jauns un dzēst operatori ir pārslogoti, lai radītu noteiktus ziņojumus atmiņas piešķiršanas un atbrīvošanas laikā. Bāzes klase X ir viena ieviešana, bet apakšklase ArēnaPiešķirtsX ignorē to. Galvenais ir tas, kā C++ izlemj, kura versija dzēst operatoru, ko izmantot, kad objekts tiek iznīcināts. Abiem tiek izsaukts pareizais operators X un ArēnaPiešķirtsX, jo to nosaka objekta dinamiskais tips, nevis rādītāja veids (kas ir X*).

Otrais skripts ievieš jēdzienu vptr un V tabula. Tie ir ļoti svarīgi, lai saprastu, kā C++ nosūta virtuālās funkcijas, tostarp iznīcinātājus. Lai gan dzēšanas operators nav ietverts V tabulā, virtuālajam iznīcinātājam ir izšķiroša nozīme, lai nodrošinātu, ka tiek izsaukts pareizais dzēšanas operators, pamatojoties uz objekta dinamisko tipu. Iznīcinātājs garantē, ka tad, kad a X* rādītājs norāda uz a ArēnaPiešķirtsX objekts, apakšklase dzēst tiek izsaukta operācija.

Visbeidzot, pēdējais skripts pievieno vienību pārbaudes, izmantojot GoogleTest sistēmu. Vienību pārbaude ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu, ka atbilstošās atmiņas pārvaldības funkcijas tiek izpildītas dažādos kontekstos. Mēs izmantojam ASSERT_EQ lai nodrošinātu, ka gan bāzes, gan apakšklase pareizi piešķir un dzēš atmiņu, izmantojot attiecīgos operatorus. Tas palīdz nodrošināt, ka nenotiek atmiņas noplūde vai neatbilstoša izvietošana, kas ir ļoti svarīgi lietojumprogrammās, kas lielā mērā ir atkarīgas no dinamiskas atmiņas pārvaldības, jo īpaši programmatūrā, kurai nepieciešams liels ātrums.

Kopumā šie skripti parāda, kā C++ apstrādā operatora pārslodzi, vienlaikus uzsverot virtuālo iznīcinātāju un dinamiskā tipa noteikšanas nepieciešamību, pārvaldot atmiņu mantojuma hierarhijās. Izpratne par VTable mehāniku un lomu vptr paskaidro, kāpēc tas ir piemērots dzēst operators tiek izvēlēts izpildes laikā, nodrošinot pareizu atmiņas apstrādi gan pamata, gan sarežģītās klašu hierarhijās.

#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();
}

Izpratne par atmiņas pārvaldību ārpus pamatiem

Programmā C++ atmiņas pārvaldība ietver noteikšanu, kura dzēst operatoru, ko izmantot, kad objekts tiek dzēsts, jo īpaši apakšklases scenārijos. Šādos gadījumos C++ izmanto dinamiskās rakstīšanas jēdzienu, lai noteiktu faktisko objekta veidu izpildes laikā. Tas ir nepieciešams, jo, ja bāzes klases atsauce norāda uz atvasinātās klases objektu, ir jāizsauc atvasinātās klases destruktors un dzēšanas operators.

Dotajā piemērā bāzes klase X un apakšklase ArēnaPiešķirtsX izveidot savas versijas jauns un dzēst operatoriem. Kad objekts tiek noņemts, C++ pārbauda tā veidu, izmantojot vptr (virtuālā rādītāja) tehnika. Destruktors ir virtuāls, kas garantē, ka dzēšanas secība sākas ar apakšklasi un izsauc pareizo dzēšanas darbību objekta dinamiskajam tipam. Šī metode ir ļoti svarīga, lai novērstu atmiņas noplūdes un nodrošinātu, ka apakšklasē piešķirtie resursi tiek atbilstoši atbrīvoti.

Vēl viens nozīmīgs šīs uzvedības aspekts ir tas, ka C++ tieši neuzglabā jauns un dzēst operatori V tabula. Tā vietā izpildlaiks izmanto destruktoru, lai pārbaudītu, vai ir izsaukts atbilstošais dzēšanas operators. Bez šīs metodes objekta iznīcināšana, izmantojot bāzes klases rādītāju, izraisītu nepilnīgu atmiņas atdalīšanu, atstājot resursus nepārvaldītus. Tas uzsver virtuālo iznīcinātāju nozīmi C++ mantojuma hierarhijās, īpaši, ja tiek izmantota pielāgota atmiņas piešķiršana.