Razumevanje izbire brisanja operaterja C++ v podrazredih z g++

Izbira operaterja in upravljanje pomnilnika v C++

Izvedbe po meri novo in izbrisati operaterji v C++ zagotavljajo izjemno svobodo upravljanja pomnilnika. Ti operaterji dajejo razvijalcem nadzor nad dodeljevanjem in sprostitvijo pomnilnika znotraj njihovih razredov. Razvrščanje v podrazrede lahko povzroči zmedo, zlasti pri izbiri izbrisati operater za uničenje objektov.

V primeru preobremenitve operatorja v C++ je izbira pravilnega novo operator se zdi preprost, ker je dejanski razred znan pri dodelitvi. Vendar pa je izbira ustreznega operatorja za brisanje lahko bolj subtilna, zlasti če se kazalec osnovnega razreda poveže s primerkom izpeljanega razreda.

Ko kazalec osnovnega razreda izbriše objekt izpeljanega razreda, ali C++ uporabi izbrisati operator iz osnovnega ali izpeljanega razreda? Ta odločitev ima velik vpliv na način upravljanja in sproščanja pomnilnika, zlasti v razredih z edinstvenimi algoritmi za upravljanje pomnilnika.

V tem članku preučujemo, kako g++ obravnava izbiro operaterja brisanja, ko jo podrazredi preglasijo. Uporabili bomo primer, da pokažemo, kako se izvajalno okolje C++ odloči, katero obliko izbrisati in kako to vpliva na upravljanje pomnilnika v praksi.

Upravljanje pomnilnika in izbira operaterja brisanja v C++

Prej ponujeni skripti se osredotočajo na to, kako C++ določi ustrezno izbrisati pri delu s predmeti podrazreda. C++ omogoča preobremenitev novo in izbrisati operaterji za obdelavo algoritmov za dodeljevanje in sprostitev pomnilnika po meri. To je pomembno v primerih, ko imajo lahko podrazredi drugačne zahteve glede upravljanja pomnilnika kot njihovi osnovni razredi. Primeri skriptov to prikazujejo z ustvarjanjem osnovnega razreda X in podrazred ArenaAllocatedX, oba z implementacijami po meri novo in izbrisati operaterji.

V prvem scenariju je novo in izbrisati operaterji so preobremenjeni, da ustvarijo določena sporočila med dodeljevanjem in sproščanjem pomnilnika. Osnovni razred X ima eno samo izvedbo, vendar podrazred ArenaAllocatedX ga preglasi. Glavni zaključek je, kako se C++ odloči, katera različica izbrisati operator za uporabo, ko je predmet uničen. Za oboje se pokliče ustrezni operater X in ArenaAllocatedX, saj to določa dinamični tip objekta in ne tip kazalca (kar je X*).

Drugi scenarij uvaja pojem vptr in VTabela. Ti so bistveni za razumevanje, kako C++ pošilja virtualne funkcije, vključno z destruktorji. Čeprav operator brisanja ni vsebovan v tabeli VTable, igra navidezni destruktor ključno vlogo pri zagotavljanju, da se prikliče pravi operator brisanja na podlagi dinamičnega tipa objekta. Destruktor zagotavlja, da ko a X* kazalec kaže na a ArenaAllocatedX predmet, podrazreda izbrisati se imenuje operacija.

Na koncu končni skript doda teste enot z uporabo ogrodja GoogleTest. Testiranje enote je ključnega pomena za zagotavljanje, da se ustrezne funkcije upravljanja pomnilnika izvajajo v različnih kontekstih. Uporabljamo ASSERT_EQ da zagotovite, da tako osnovni kot podrazred pravilno dodeljujeta in brišeta pomnilnik z uporabo svojih ustreznih operaterjev. To pomaga zagotoviti, da ne pride do uhajanja pomnilnika ali neustreznih sprostitev, kar je bistvenega pomena v aplikacijah, ki so močno odvisne od dinamičnega upravljanja pomnilnika, zlasti v programski opremi, ki zahteva visoko hitrost.

Na splošno ti skripti prikazujejo, kako C++ obravnava preobremenitev operaterja, hkrati pa poudarjajo potrebo po navideznih destruktorjih in dinamičnem določanju tipa pri upravljanju pomnilnika v hierarhijah dedovanja. Razumevanje mehanike VTable in vloge vptr pojasnjuje, zakaj ustrezna izbrisati operator je izbran med izvajanjem, kar zagotavlja pravilno ravnanje s pomnilnikom v osnovnih in kompleksnih hierarhijah razredov.

#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();
}

Razumevanje upravljanja pomnilnika prek osnov

V C++ upravljanje pomnilnika vključuje določanje, kateri izbrisati operator za uporabo, ko je predmet izbrisan, zlasti v scenarijih podrazredov. V takšnih primerih C++ uporablja koncept dinamičnega tipkanja, da določi dejanski tip predmeta med izvajanjem. To je potrebno, ker ko sklic osnovnega razreda kaže na objekt izpeljanega razreda, je treba poklicati destruktor in operator za brisanje izpeljanega razreda.

V danem primeru osnovni razred X in podrazred ArenaAllocatedX ustvarijo svoje različice novo in izbrisati operaterji. Ko je objekt odstranjen, C++ preveri njegov tip z uporabo vptr (virtualni kazalec) tehnika. Destruktor je navidezen in zagotavlja, da se zaporedje brisanja začne s podrazredom in prikliče pravilno operacijo brisanja za dinamični tip objekta. Ta metoda je kritična za preprečevanje puščanja pomnilnika in zagotavljanje, da so viri, ki jih dodeli podrazred, ustrezno sproščeni.

Drug pomemben vidik tega vedenja je, da C++ ne shrani neposredno novo in izbrisati operaterji v VTabela. Namesto tega izvajalno okolje uporablja destruktor, da preveri, ali je priklican ustrezen operater brisanja. Brez te metode bi uničenje objekta prek kazalca osnovnega razreda povzročilo nepopolno sprostitev pomnilnika, zaradi česar bi viri ostali neupravljani. To poudarja pomen navideznih destruktorjev v hierarhijah dedovanja C++, zlasti kadar se uporablja dodeljevanje pomnilnika po meri.