Înțelegerea selecției de ștergere a operatorului C++ în subclase cu g++

Selectarea operatorilor și gestionarea memoriei în C++

Implementări personalizate ale şi operatorii din C++ asigură o libertate extraordinară de gestionare a memoriei. Acești operatori oferă dezvoltatorilor controlul asupra alocării și dealocarii memoriei în cadrul claselor lor. Subclasarea poate duce la confuzie, în special atunci când se selectează şterge operator pentru distrugerea obiectelor.

În cazul supraîncărcării operatorului în C++, selectarea corectă operatorul apare simplu deoarece clasa reală este cunoscută la alocare. Cu toate acestea, alegerea operatorului de ștergere adecvat poate fi mai subtilă, mai ales atunci când un pointer de clasă de bază se leagă la o instanță a unei clase derivate.

Când un pointer de clasă de bază șterge un obiect de clasă derivată, C++ folosește operator din clasa de bază sau derivată? Această decizie are un impact substanțial asupra modului în care memoria este gestionată și eliberată, în special în clasele cu algoritmi unici de gestionare a memoriei.

În acest articol, studiem modul în care g++ gestionează selecția operatorului de ștergere atunci când subclasele o înlocuiesc. Vom folosi un exemplu pentru a arăta cum rularea C++ decide ce formă este utilizat și modul în care aceasta afectează gestionarea memoriei în practică.

Comanda	Exemplu de utilizare
operator delete	Aceasta este o implementare personalizată a operatorului de ștergere. În C++, puteți suprascrie pentru a crea un comportament personalizat de dealocare a memoriei pentru clasa dvs. După cum se vede în script, memoria este eliberată în mod explicit folosind std::free(ptr).
operator new	Similar cu , această implementare personalizată a vă permite să setați un comportament personalizat de alocare a memoriei. A fost folosit pentru a aloca memorie folosind std::malloc(size) și pentru a trimite un mesaj personalizat care specifică ce clasă a alocat memoria.
virtual destructor	Când folosiți un pointer de clasă de bază pentru a șterge un obiect, cheamă destructorul corespunzător. În exemplu, atât X, cât și ArenaAllocatedX folosesc destructori virtuali pentru a gestiona corect dealocarea memoriei.
gtest	The framework (GoogleTest) este utilizat pentru a crea teste unitare. În acest caz, verifică dacă este corect este folosit operator. Este esențial să ne asigurăm că acțiunile de alocare și dezalocare a memoriei sunt testate pe larg în diferite scenarii.
ASSERT_EQ	Această macrocomandă din biblioteca verifică dacă două valori sunt egale, ceea ce este folosit în mod obișnuit în testarea codului. Deși simplificat în acest caz, poate fi folosit pentru a compara stările memoriei sau procesele de ștergere în teste mai complicate.
vptr	Vptr este un pointer ascuns adăugat la clase cu funcții virtuale. Acesta indică tabelul virtual (VTable), care conține adresele funcțiilor virtuale. Înţelegere explică de ce operatorul de ștergere adecvat este apelat pe baza tipului dinamic al obiectului.
VTable	O (Virtual Table) este o structură care menține referințe la funcții virtuale pentru fiecare clasă cu metode virtuale. Acest lucru este critic în determinarea operatorului de ștergere adecvat pentru clasele derivate din scriptul nostru.
malloc	The funcția alocă dinamic memorie. Personalizat a fost folosit în loc de nou pentru a sublinia gestionarea directă a memoriei și pentru a oferi mai multă flexibilitate atunci când se testează diferiți algoritmi de alocare.

Gestionarea memoriei și selectarea operatorului de ștergere în C++

Scripturile oferite anterior se concentrează pe modul în care C++ determină cel adecvat operator atunci când lucrați cu obiecte de subclasă. C++ permite supraîncărcarea şi şterge operatori pentru a gestiona algoritmi personalizați de alocare și dezalocare a memoriei. Acest lucru este relevant în cazurile în care subclasele pot avea cerințe diferite de gestionare a memoriei decât clasele lor de bază. Exemplele de scripturi arată acest lucru prin crearea unei clase de bază și o subclasă ArenaAllocatedX, ambele cu implementări personalizate ale nou şi şterge operatori.

În primul scenariu, şi operatorii sunt supraîncărcați pentru a produce mesaje specificate în timpul alocării și eliberării memoriei. Clasa de bază are o singură implementare, dar subclasa ArenaAllocatedX îl depășește. Principala concluzie este modul în care C++ decide ce versiune a şterge operator de utilizat când un obiect este distrus. Operatorul potrivit este chemat pentru ambele X şi , deoarece tipul dinamic al obiectului determină acest lucru, nu tipul indicatorului (care este ).

Al doilea scenariu introduce noțiunea de şi . Acestea sunt vitale pentru înțelegerea modului în care C++ trimite funcții virtuale, inclusiv destructorii. Deși operatorul de ștergere nu este conținut în VTable, destructorul virtual joacă un rol crucial în a se asigura că operatorul de ștergere corect este invocat pe baza tipului dinamic al obiectului. Destructorul garantează că atunci când a indicatorul indică a ArenaAllocatedX obiect, al subclasei se numește operațiunea.

În cele din urmă, scriptul final adaugă teste unitare folosind cadrul GoogleTest. Testarea unitară este esențială pentru a se asigura că funcțiile adecvate de gestionare a memoriei sunt executate în diferite contexte. Noi folosim pentru a se asigura că atât baza, cât și subclasa alocă și șterg memoria corect folosind operatorii respectivi. Acest lucru ajută la asigurarea faptului că nu au loc pierderi de memorie sau dealocare necorespunzătoare, ceea ce este vital în aplicațiile care se bazează în mod semnificativ pe gestionarea dinamică a memoriei, în special în software-ul care necesită viteză mare.

În general, aceste scripturi arată modul în care C++ gestionează supraîncărcarea operatorilor, subliniind, de asemenea, nevoia destructorilor virtuali și determinarea tipului dinamic atunci când se gestionează memoria în ierarhiile de moștenire. Înțelegerea mecanicii VTable și rolul lui explică de ce este potrivit operatorul este selectat în timpul execuției, asigurând o gestionare adecvată a memoriei atât în ​​ierarhiile de clasă de bază, cât și în cele complexe.

#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();
}

Înțelegerea gestionării memoriei dincolo de elementele de bază

În C++, gestionarea memoriei implică determinarea care operator de utilizat atunci când un obiect este șters, în special în scenariile de subclasare. În astfel de cazuri, C++ folosește conceptul de tastare dinamică pentru a determina tipul real al obiectului în timpul execuției. Acest lucru este necesar deoarece atunci când o referință de clasă de bază indică un obiect al unei clase derivate, trebuie apelat destructorul clasei derivate și operatorul de ștergere.

În exemplul dat, clasa de bază și subclasa creează propriile versiuni ale şi şterge operatori. Când un obiect este eliminat, C++ își verifică tipul folosind (indicator virtual) tehnică. Destructorul este virtual, garantând că secvența de ștergere începe cu subclasa și invocă operația de ștergere corectă pentru tipul dinamic al obiectului. Această metodă este critică pentru prevenirea scurgerilor de memorie și pentru a asigura că resursele alocate de subclasă sunt eliberate corespunzător.

Un alt aspect semnificativ al acestui comportament este că C++ nu stochează direct fișierul şi operatorii din . În schimb, runtime folosește destructorul pentru a verifica dacă este invocat operatorul de ștergere adecvat. Fără această metodă, distrugerea unui obiect prin intermediul unui pointer de clasă de bază ar duce la o dealocare incompletă a memoriei, lăsând resursele negestionate. Acest lucru subliniază importanța destructorilor virtuali în ierarhiile de moștenire C++, în special atunci când se utilizează alocarea personalizată a memoriei.

Alegerea potrivită operator în C++ necesită înțelegerea modului în care destructorii virtuali și tipurile dinamice interacționează. Când o subclasă suprascrie funcțiile de gestionare a memoriei, compilatorul garantează că operatorul adecvat este utilizat pentru distrugerea obiectelor.

Această metodă protejează împotriva scurgerilor de memorie și garantează că resursele specifice subclasei sunt curățate corect. Prin exemple și explorare VTable, cursul luminează această componentă critică a moștenirii C++ și modul în care limbajul gestionează dealocarea memoriei.