Розуміння оператора C++ Delete Selection у підкласах за допомогою g++

Вибір оператора та керування пам’яттю в C++

Спеціальні реалізації і Оператори в C++ забезпечують величезну свободу керування пам'яттю. Ці оператори дають розробникам контроль над виділенням і звільненням пам’яті в своїх класах. Підкласифікація може призвести до плутанини, особливо при виборі видалити оператор знищення об'єкта.

У разі перевантаження оператора в C++ вибір правильного оператор виглядає простим, оскільки фактичний клас відомий під час виділення. Однак вибір відповідного оператора видалення може бути більш тонким, особливо коли покажчик базового класу посилається на екземпляр похідного класу.

Коли покажчик базового класу видаляє об’єкт похідного класу, чи використовує C++ оператор із базового чи похідного класу? Це рішення суттєво впливає на те, як пам’ять керується та звільняється, особливо в класах з унікальними алгоритмами керування пам’яттю.

У цій статті ми вивчаємо, як g++ обробляє вибір оператора видалення, коли підкласи замінюють його. Ми використаємо приклад, щоб показати, як середовище виконання C++ визначає, яку форму використовується, і як це впливає на керування пам’яттю на практиці.

Команда	Приклад використання
operator delete	Це налаштована реалізація оператора видалення. У C++ ви можете перевизначити щоб створити спеціальну поведінку звільнення пам’яті для вашого класу. Як видно зі сценарію, пам’ять явно звільняється за допомогою std::free(ptr).
operator new	Подібно до , ця спеціальна реалізація дозволяє встановлювати індивідуальну поведінку розподілу пам'яті. Він використовувався для виділення пам’яті за допомогою std::malloc(size) і надсилання спеціального повідомлення, яке вказує, який клас виділив пам’ять.
virtual destructor	При використанні вказівника базового класу для видалення об’єкта викликає відповідний деструктор. У цьому прикладі і X, і ArenaAllocatedX використовують віртуальні деструктори для належного керування звільненням пам’яті.
gtest	The фреймворк (GoogleTest) використовується для створення модульних тестів. У цьому випадку він перевіряє правильність використовується оператор. Дуже важливо переконатися, що дії виділення та звільнення пам’яті ретельно перевірені в різних сценаріях.
ASSERT_EQ	Цей макрос із бібліотека перевіряє рівність двох значень, що зазвичай використовується під час тестування коду. Хоча в цьому випадку він спрощений, його можна використовувати для порівняння станів пам’яті або процесів видалення під час більш складного тестування.
vptr	Vptr — це прихований покажчик, доданий до класів із віртуальними функціями. Він вказує на віртуальну таблицю (VTable), яка містить адреси віртуальних функцій. Розуміння пояснює, чому відповідний оператор видалення викликається на основі динамічного типу об’єкта.
VTable	А (Віртуальна таблиця) — це структура, яка підтримує посилання на віртуальні функції для кожного класу з віртуальними методами. Це критично важливо для визначення відповідного оператора видалення для похідних класів у нашому сценарії.
malloc	The функція динамічно розподіляє пам'ять. Custom було використано замість нового, щоб підкреслити пряме керування пам’яттю та забезпечити більшу гнучкість під час тестування різних алгоритмів розподілу.

Керування пам’яттю та вибір оператора видалення в C++

Пропоновані раніше сценарії зосереджуються на тому, як C++ визначає відповідність оператор при роботі з об'єктами підкласу. C++ дозволяє перевантажувати і видалити оператори для обробки спеціальних алгоритмів розподілу та звільнення пам’яті. Це актуально у випадках, коли підкласи можуть мати інші вимоги до керування пам’яттю, ніж їхні базові класи. Приклади сценаріїв показують це шляхом створення базового класу і підклас ArenaAllocatedX, обидва із спеціальними реалізаціями новий і видалити оператори.

У першому сценарії і оператори перевантажуються, щоб створити вказані повідомлення під час виділення та звільнення пам’яті. Базовий клас має одну реалізацію, але підклас ArenaAllocatedX перекриває його. Основний висновок полягає в тому, як C++ вирішує, яка версія видалити оператор для використання, коли об'єкт знищено. Для обох викликається належний оператор X і ArenaAllocatedX, оскільки це визначає динамічний тип об’єкта, а не тип вказівника (який є ).

Другий сценарій вводить поняття і . Це життєво важливо для розуміння того, як C++ відправляє віртуальні функції, включаючи деструктори. Хоча оператор видалення не міститься у VTable, віртуальний деструктор відіграє вирішальну роль у забезпеченні того, що правильний оператор видалення викликається на основі динамічного типу об’єкта. Деструктор гарантує, що коли a покажчик вказує на a ArenaAllocatedX об'єкт, підклас операція називається.

Нарешті, остаточний сценарій додає модульні тести за допомогою фреймворку GoogleTest. Модульне тестування має вирішальне значення для забезпечення того, що відповідні функції керування пам’яттю виконуються в різних контекстах. Ми використовуємо щоб переконатися, що і базовий, і підклас правильно розподіляють і видаляють пам'ять за допомогою відповідних операторів. Це допомагає запобігти витокам пам’яті чи невідповідним видаленням пам’яті, що є життєво важливим у програмах, які значною мірою покладаються на динамічне керування пам’яттю, особливо в програмному забезпеченні, якому потрібна висока швидкість.

Загалом ці сценарії показують, як C++ обробляє перевантаження операторів, а також наголошують на необхідності віртуальних деструкторів і динамічного визначення типу під час керування пам’яттю в ієрархіях успадкування. Розуміння механіки VTable і ролі пояснює, чому доречно Оператор вибирається під час виконання, забезпечуючи належну обробку пам’яті як у базовій, так і в складній ієрархії класів.

#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();
}

Розуміння керування пам’яттю поза основами

У C++ керування пам’яттю передбачає визначення того, яка саме оператор для використання, коли об’єкт видаляється, зокрема в сценаріях створення підкласів. У таких випадках C++ використовує концепцію динамічної типізації для визначення фактичного типу об’єкта під час виконання. Це необхідно, тому що коли посилання базового класу вказує на об’єкт похідного класу, необхідно викликати деструктор похідного класу та оператор видалення.

У наведеному прикладі базовий клас і підклас створювати власні версії і видалити оператори. Коли об’єкт видаляється, C++ перевіряє його тип за допомогою (віртуальний покажчик) техніка. Деструктор є віртуальним, гарантуючи, що послідовність видалення починається з підкласу та викликає правильну операцію видалення для динамічного типу об’єкта. Цей метод має вирішальне значення для запобігання витоку пам’яті та забезпечення належного вивільнення ресурсів, виділених підкласом.

Іншим важливим аспектом такої поведінки є те, що C++ не зберігає безпосередньо і оператори в . Замість цього середовище виконання використовує деструктор, щоб перевірити, чи викликано відповідний оператор видалення. Без цього методу знищення об’єкта за допомогою покажчика базового класу призведе до неповного вивільнення пам’яті, залишаючи ресурси некерованими. Це підкреслює важливість віртуальних деструкторів в ієрархіях успадкування C++, особливо коли використовується спеціальний розподіл пам’яті.

Вибір відповідного Оператор у C++ вимагає розуміння того, як взаємодіють віртуальні деструктори та динамічні типи. Коли підклас перевизначає функції керування пам’яттю, компілятор гарантує, що відповідний оператор використовується для знищення об’єкта.

Цей метод захищає від витоку пам’яті та гарантує правильне очищення ресурсів підкласу. За допомогою прикладів і дослідження VTable курс висвітлює цей критичний компонент успадкування C++ і те, як мова обробляє звільнення пам’яті.