Понимание выбора оператора удаления C++ в подклассах с помощью g++

Выбор операторов и управление памятью в C++

Пользовательские реализации новый и удалить Операторы в C++ предоставляют огромную свободу управления памятью. Эти операторы дают разработчикам контроль над выделением и освобождением памяти внутри своих классов. Создание подклассов может привести к путанице, особенно при выборе удалить оператор уничтожения объекта.

В случае перегрузки операторов в C++ выбор правильного новый Оператор кажется простым, поскольку фактический класс известен при выделении. Однако выбор подходящего оператора удаления может быть более тонким, особенно когда указатель базового класса ссылается на экземпляр производного класса.

Когда указатель базового класса удаляет объект производного класса, использует ли C++ метод удалить оператор из базового или производного класса? Это решение оказывает существенное влияние на то, как память управляется и освобождается, особенно в классах с уникальными алгоритмами управления памятью.

В этой статье мы изучаем, как g++ обрабатывает выбор оператора удаления, когда его переопределяют подклассы. Мы воспользуемся примером, чтобы показать, как среда выполнения C++ решает, какую форму удалить используется и как это влияет на управление памятью на практике.

Управление памятью и выбор оператора удаления в C++

Предложенные ранее сценарии фокусируются на том, как C++ определяет подходящую удалить оператор при работе с объектами подкласса. C++ позволяет перегружать новый и удалить операторы для обработки пользовательских алгоритмов выделения и освобождения памяти. Это актуально в тех случаях, когда подклассы могут иметь другие требования к управлению памятью, чем их базовые классы. Примеры сценариев показывают это, создавая базовый класс. Х и подкласс АренаВыделеноX, как с пользовательскими реализациями новый и удалить операторы.

В первом скрипте новый и удалить операторы перегружаются для создания определенных сообщений во время выделения и освобождения памяти. Базовый класс Х имеет одну реализацию, но подкласс АренаВыделеноX переопределяет это. Главный вывод заключается в том, как C++ решает, какую версию удалить оператор, который будет использоваться при уничтожении объекта. Соответствующий оператор вызывается для обоих Х и АренаВыделеноX, поскольку это определяет динамический тип объекта, а не тип указателя (который Х*).

Второй сценарий вводит понятие вптр и VTable. Это жизненно важно для понимания того, как C++ распределяет виртуальные функции, включая деструкторы. Хотя оператор удаления не содержится в VTable, виртуальный деструктор играет решающую роль в обеспечении вызова правильного оператора удаления в зависимости от динамического типа объекта. Деструктор гарантирует, что когда Х* указатель указывает на АренаВыделеноX объект, подкласс удалить операция называется.

Наконец, последний скрипт добавляет модульные тесты с использованием платформы GoogleTest. Модульное тестирование имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы соответствующие функции управления памятью выполнялись в различных контекстах. Мы используем ASSERT_EQ чтобы гарантировать, что и базовый, и подкласс правильно выделяют и удаляют память, используя соответствующие операторы. Это помогает гарантировать отсутствие утечек памяти или ненадлежащего освобождения памяти, что крайне важно в приложениях, которые в значительной степени полагаются на динамическое управление памятью, особенно в программном обеспечении, требующем высокой скорости.

В целом, эти сценарии показывают, как C++ обрабатывает перегрузку операторов, а также подчеркивают необходимость виртуальных деструкторов и динамического определения типов при управлении памятью в иерархиях наследования. Понимание механики VTable и роли вптр объясняет, почему соответствующий удалить Оператор выбирается во время выполнения, обеспечивая правильную обработку памяти как в базовых, так и в сложных иерархиях классов.

#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();
}

Понимание управления памятью помимо основ

В C++ управление памятью предполагает определение того, какая удалить оператор, который будет использоваться при удалении объекта, особенно в сценариях создания подклассов. В таких случаях C++ использует концепцию динамической типизации для определения фактического типа объекта во время выполнения. Это необходимо, поскольку, когда ссылка базового класса указывает на объект производного класса, необходимо вызвать деструктор и оператор удаления производного класса.

В данном примере базовый класс Х и подкласс АренаВыделеноX создавать свои версии новый и удалить операторы. Когда объект удаляется, C++ проверяет его тип с помощью вптр (виртуальный указатель). Деструктор является виртуальным, гарантируя, что последовательность удаления начинается с подкласса и вызывает правильную операцию удаления для динамического типа объекта. Этот метод имеет решающее значение для предотвращения утечек памяти и обеспечения надлежащего освобождения ресурсов, выделенных подклассом.

Другим важным аспектом такого поведения является то, что C++ не сохраняет данные напрямую. новый и удалить операторы в VTable. Вместо этого среда выполнения использует деструктор для проверки вызова соответствующего оператора удаления. Без этого метода уничтожение объекта с помощью указателя базового класса привело бы к неполному освобождению памяти, в результате чего ресурсы остались бы неуправляемыми. Это подчеркивает важность виртуальных деструкторов в иерархиях наследования C++, особенно когда используется произвольное распределение памяти.