g++ ile Alt Sınıflarda C++ Operatör Silme Seçimini Anlamak

C++'da Operatör Seçimi ve Bellek Yönetimi

Özel uygulamalar Ve C++'daki operatörler muazzam bellek yönetimi özgürlüğü sağlar. Bu operatörler, geliştiricilere kendi sınıfları içindeki belleğin tahsisi ve serbest bırakılması üzerinde kontrol sağlar. Alt sınıflandırma, özellikle alt sınıflandırmayı seçerken karışıklığa yol açabilir. silmek nesne yok etme operatörü.

C++'da operatörün aşırı yüklenmesi durumunda doğru operatörün seçimi operatörü basit görünüyor çünkü gerçek sınıf tahsis sırasında biliniyor. Ancak uygun silme operatörünün seçilmesi, özellikle temel sınıf işaretçisi türetilmiş bir sınıfın örneğine bağlandığında daha ustalıklı olabilir.

Bir temel sınıf işaretçisi türetilmiş bir sınıf nesnesini sildiğinde, C++ temel sınıftan mı yoksa türetilmiş sınıftan mı operatör? Bu kararın, özellikle benzersiz bellek yönetimi algoritmalarına sahip sınıflarda belleğin nasıl yönetileceği ve serbest bırakılacağı üzerinde önemli bir etkisi vardır.

Bu makalede, alt sınıflar geçersiz kıldığında g++'ın silme operatörü seçimini nasıl ele aldığını inceliyoruz. C++ çalışma zamanının hangi biçime nasıl karar verdiğini göstermek için bir örnek kullanacağız. nasıl kullanıldığı ve bunun pratikte bellek yönetimini nasıl etkilediği.

Emretmek	Kullanım örneği
operator delete	Bu, silme operatörünün özelleştirilmiş bir uygulamasıdır. C++'da geçersiz kılabilirsiniz sınıfınız için özel bellek ayırma davranışı oluşturmak için. Komut dosyasında görüldüğü gibi, std::free(ptr) kullanılarak bellek açıkça serbest bırakılır.
operator new	Benzer şekilde , bu özel uygulama özelleştirilmiş bellek ayırma davranışını ayarlamanıza olanak tanır. Std::malloc(size) kullanarak belleği ayırmak ve belleği hangi sınıfın ayırdığını belirten özel bir mesaj göndermek için kullanıldı.
virtual destructor	Bir nesneyi silmek için temel sınıf işaretçisini kullanırken, uygun yıkıcıyı çağırır. Örnekte, hem X hem de ArenaAllocatedX, belleğin serbest bırakılmasını doğru şekilde yönetmek için sanal yıkıcılar kullanıyor.
gtest	Birim testleri oluşturmak için çerçeve (GoogleTest) kullanılır. Bu durumda doğru olup olmadığını kontrol eder. operatörü kullanılır. Bellek ayırma ve serbest bırakma eylemlerinin çeşitli senaryolarda kapsamlı bir şekilde test edilmesini sağlamak kritik öneme sahiptir.
ASSERT_EQ	Bu makrodan kitaplık, kodun test edilmesinde yaygın olarak kullanılan iki değerin eşit olup olmadığını kontrol eder. Bu durumda basitleştirilmiş olmasına rağmen, daha karmaşık testlerde bellek durumlarını veya silme işlemlerini karşılaştırmak için kullanılabilir.
vptr	Vptr, sanal işlevlere sahip sınıflara eklenen gizli bir işaretçidir. Sanal işlevlerin adreslerini içeren sanal tabloyu (VTable) işaret eder. Anlamak Nesnenin dinamik türüne göre uygun silme operatörünün neden çağrıldığını açıklar.
VTable	A (Sanal Tablo), her sınıf için sanal işlevlere referansları sanal yöntemlerle tutan bir yapıdır. Bu, betiğimizdeki türetilmiş sınıflar için uygun silme operatörünün belirlenmesinde kritik öneme sahiptir.
malloc	işlevi belleği dinamik olarak ayırır. Gelenek Doğrudan bellek yönetimini vurgulamak ve farklı ayırma algoritmalarını test ederken daha fazla esneklik sağlamak için yeni yerine kullanıldı.

C++'da Bellek Yönetimi ve Silme Operatörü Seçimi

Daha önce sunulan komut dosyaları, C++'ın uygun olanı nasıl belirlediğine odaklanıyor. alt sınıf nesneleri ile çalışırken operatör. C++ aşırı yüklemeye izin verir Ve silmek özel bellek tahsisi ve serbest bırakma algoritmalarını yönetecek operatörler. Bu, alt sınıfların temel sınıflarından farklı bellek yönetimi gereksinimlerine sahip olabileceği durumlarda geçerlidir. Örnek komut dosyaları bunu bir temel sınıf oluşturarak gösterir ve bir alt sınıf ArenaAyrılanXher ikisi de özel uygulamalarla yeni Ve silmek operatörler.

İlk senaryoda, Ve operatörler, bellek ayırma ve boşaltma sırasında belirli mesajları üretmek için aşırı yüklenmiştir. Temel sınıf tek bir uygulamaya sahiptir, ancak alt sınıf ArenaAyrılanX geçersiz kılar. Ana çıkarım, C++'ın uygulamanın hangi sürümüne nasıl karar vereceğidir. silmek Bir nesne yok edildiğinde kullanılacak operatör. Her ikisi için de uygun operatör çağrılır X Ve ArenaAyrılanXBunu işaretçinin türü değil nesnenin dinamik türü belirler (ki bu ).

İkinci senaryo, kavramı tanıtıyor Ve . Bunlar, C++'ın yıkıcılar da dahil olmak üzere sanal işlevleri nasıl dağıttığını anlamak için hayati öneme sahiptir. Silme operatörü VTable'da bulunmamasına rağmen, sanal yıkıcı, nesnenin dinamik türüne göre doğru silme operatörünün çağrılmasını sağlamada çok önemli bir rol oynar. Yıkıcı şunu garanti eder: işaretçi bir noktaya işaret ediyor ArenaAyrılanX nesne, alt sınıfın operasyon denir.

Son olarak, son komut dosyası, GoogleTest çerçevesini kullanarak birim testleri ekler. Birim testi, uygun bellek yönetimi işlevlerinin çeşitli bağlamlarda yürütülmesini sağlamak için kritik öneme sahiptir. Kullanıyoruz hem temel hem de alt sınıfın ilgili operatörleri kullanarak belleği doğru şekilde tahsis etmesini ve silmesini sağlamak için. Bu, özellikle yüksek hız gerektiren yazılımlarda olmak üzere dinamik bellek yönetimine önemli ölçüde dayanan uygulamalarda hayati önem taşıyan hiçbir bellek sızıntısının veya uygunsuz tahsislerin meydana gelmemesini sağlamaya yardımcı olur.

Genel olarak bu komut dosyaları, C++'ın operatör aşırı yüklemesini nasıl ele aldığını gösterirken aynı zamanda kalıtım hiyerarşilerinde belleği yönetirken sanal yıkıcıların ve dinamik tür belirlemenin gerekliliğini vurguluyor. VTable mekaniğini ve rolünü anlamak neden uygun olduğunu açıklıyor operatör çalışma zamanında seçilerek hem temel hem de karmaşık sınıf hiyerarşilerinde belleğin uygun şekilde işlenmesi sağlanır.

#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();
}

Bellek Yönetimini Temellerin Ötesinde Anlamak

C++'da bellek yönetimi, hangi Özellikle alt sınıflandırma senaryolarında bir nesne silindiğinde kullanılacak operatör. Bu gibi durumlarda C++, çalışma zamanında nesnenin gerçek türünü belirlemek için dinamik yazma kavramını kullanır. Bu gereklidir çünkü bir temel sınıf referansı, türetilmiş bir sınıfın bir nesnesine işaret ettiğinde, türetilmiş sınıfın yıkıcısı ve silme operatörünün çağrılması gerekir.

Verilen örnekte temel sınıf ve alt sınıf kendi versiyonlarını oluştur Ve silmek operatörler. Bir nesne kaldırıldığında C++, nesnenin türünü kontrol eder. (sanal işaretçi) tekniği. Yıkıcı sanaldır ve silme sırasının alt sınıfla başladığını ve nesnenin dinamik türü için doğru silme işlemini başlattığını garanti eder. Bu yöntem, bellek sızıntılarını önlemek ve alt sınıf tarafından ayrılan kaynakların uygun şekilde serbest bırakılmasını sağlamak açısından kritik öneme sahiptir.

Bu davranışın bir diğer önemli yönü de C++'ın verileri doğrudan saklamamasıdır. Ve operatörler . Bunun yerine çalışma zamanı, uygun silme operatörünün çağrıldığını doğrulamak için yıkıcıyı kullanır. Bu yöntem olmadan, bir nesnenin temel sınıf işaretçisi aracılığıyla yok edilmesi, belleğin tahsisinin eksik yapılmasına ve kaynakların yönetilmemesine neden olur. Bu, özellikle özel bellek ayırma kullanıldığında, C++ miras hiyerarşilerinde sanal yıkıcıların önemini vurgular.

Uygun olanı seçmek C++'daki operatör, sanal yıkıcıların ve dinamik türlerin nasıl etkileşimde bulunduğunu anlamayı gerektirir. Bir alt sınıf, bellek yönetimi işlevlerini geçersiz kıldığında, derleyici, nesne yok etme için uygun operatörün kullanıldığını garanti eder.

Bu yöntem, bellek sızıntılarına karşı koruma sağlar ve alt sınıfa özgü kaynakların doğru şekilde temizlenmesini garanti eder. Örnekler ve VTable incelemesi yoluyla kurs, C++ mirasının bu kritik bileşenini ve dilin bellek ayırmayı nasıl ele aldığını aydınlatır.