Б. Страуструп - Язык программирования С++ (1119446), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Копирование же этих контейнеров следует запретить или,по крайней мере, сильно ограничить (действительно, кто будет отвечать за удаление контейнер или егокопия?):template<class T> MVector {private:MVector(const MVector&);//предотвращает копированиеMVector& operator=(const MVector&); //то же самое// ...};Отсюда следует, что такие контейнеры надо передавать по ссылке или указателю (если, вообще, этоследует делать), но тогда в управлении памятью возникает трудность другого рода.Часто бывает полезно уменьшить число указателей, за которыми должен следить пользователь.Действительно, намного проще следить за 100 объектами первого уровня, которые, в свою очередь,управляют 1000 объектов нулевого уровня, чем непосредственно работать с 1100 объектами.Собственно, приведенные в этом разделе приемы, как и другие приемы, используемые для управленияпамятью, сводятся к стандартизации и универсализации за счет применения конструкторов идеструкторов.
Это позволяет свести задачу управления памятью для практически невообразимогочисла объектов, скажем 100 000, до вполне управляемого числа, скажем 100.Можно ли таким образом определить класс контейнера, чтобы программист, создающий объект типаконтейнера, мог выбрать стратегию управления памятью из нескольких возможных, хотя определенконтейнер только одного типа? Если это возможно, то будет ли оправдано? На второй вопрос ответположительный, поскольку большинство функций в системе вообще не должны заботиться ораспределении памяти. Существование же нескольких разных типов для каждого контейнерного классаявляется для пользователя ненужным усложнением.
В библиотеке должен быть или один видконтейнеров (Vector или MVector), или же оба, но представленные как варианты одного типа, например:template<class T> PVector {T** p;int sz;int managed;public:PVector(int s, int managed = 0 );~PVector();// ...};template<class T> PVector<T>::PVector(int s, int m){// проверка sp = new T*[sz=s];if (managed = m)for (int i = 0; i<s; i++) p[i] = 0;}template<class T> PVector<T>::~PVector(){if (managed) {for (int i = 0; i<s; i++) delete p[i];365Бьерн Страуструп.Язык программирования С++}delete p;}Примером класса, который может предложить библиотека для облегчения управления памятью,является управляющий класс из $$13.9. Раз в управляющем классе ведется подсчет ссылок на него,можно спокойно передавать объект этого класса, не думая о том, кто будет удалять доступные черезнего объекты.
Это сделает сам объект управляющего класса. Но такой подход требует, чтобы вуправляемых объектах было поле для подсчета числа использований. Введя дополнительный объект,можно просто снять это жесткое требование:template<class T>class Handle {T* rep;int* pcount;public:T* operator->() { return rep; }Handle(const T* pp): rep(pp), pcount(new int) { (*pcount) = 0; }Handle(const Handle& r): rep(r.rep), pcount(r.count) { (*pcount)++; }void bind(const Handle& r){if (rep == r.rep) return;if (--(*pcount) == 0) { delete rep; delete pcount; }rep = r.rep;pcount = r.pcount;(*pcount)++;}Handle& operator=(const Handle& r){bind(r);return *this;}~Handle(){if (--(*pcount) == 0) { delete rep; delete pcount; }}};13.10.3 Функции размещения и освобожденияВо всех приведенных примерах память рассматривалась как нечто данное.
Однако, обычная функцияобщего назначения для распределения свободной памяти оказывается до удивления менееэффективной, чем функция размещения специального назначения. Вырожденным случаем такихфункций можно считать приведенный пример с размещением в "бесконечной" памяти и с пустойфункцией освобождения. В библиотеке могут быть более содержательные функции размещения, ибывает, что с их помощью удается удвоить скорость выполнения программы. Но прежде, чем пытатьсяс их помощью оптимизировать программу, запустите для нее профилировщик, чтобы выявитьнакладные расходы, связанные с выделением памяти.В разделах $$5.5.6 и $$6.7 было показано как с помощью определения функций X::operator new() иX::operator delete() можно использовать функцию размещения для объектов класса X. Здесь естьопределенная трудность.
Для двух классов X и Y функции размещения могут быть настолько сходными,что желательно иметь одну такую функцию. Иными словами, желательно иметь в библиотеке такойкласс, который предоставляет функции размещения и освобождения, пригодные для размещенияобъектов данного класса. Если такой класс есть, то функции размещения и освобождения для данногокласса получаются за счет привязки к нему общих функций размещения и освобождения:class X {366Бьерн Страуструп.Язык программирования С++static Pool my_pool;// ...public:// ...void* operator new(size_t) { return my_pool.alloc(); }void operator delete(void* p) { my_pool.free(p); }};Pool X::my_pool(sizeof(X));С помощью класса Pool память распределяется блоками одного размера.
В приведенном примереобъект my_pool отводит память блоками размером sizeof(X).Составляется описание класса X и используется Pool с учетом оптимизации скорости программы икомпактности представления. Обратите внимание, что размер выделяемых блоков памяти является длякласса "встроенным", поэтому задающий размер параметр функции X::operator new() не используется.Используется вариант функции X::operator delete() без параметра. Если класс Y является производнымкласса X, и sizeof(Y)>sizeof(X), то для класса Y должны быть свои функции размещения иосвобождения. Наследование функций класса X приведет к катастрофе.
К счастью, задать такиефункции для Y очень просто.Класс Pool предоставляет связанный список элементов требуемого размера. Элементы выделяются изблока памяти фиксированного размера и по мере надобности запрашиваются новые блоки памяти.Элементы группируются большими блоками, чтобы минимизировать число обращений за памятью кфункции размещения общего назначения. До тех пор пока не будет уничтожен сам объект PooL, памятьникогда не возвращается функции размещения общего назначения.Приведем описание класса Pool:class Pool {struct Link { Link* next; }const unsigned esize;Link* head;Pool(Pool&);// защита от копированияvoid operator= (Pool&); // защита от копированияvoid grow();public:Pool(unsigned n);~Pool();void* alloc();void free(void* b);};inline void* Pool::alloc(){if (head==0) grow();Link* p = head;head = p->next;return p;}inline void Pool::free(void* b){Link* p = (Link*) b;p->next = head;head = p;}Приведенные описания логично поместить в заголовочный файл Pool.h.
Следующие определения могутнаходиться в любом месте программе и завершают наш пример. Объект Pool долженинициализироваться конструктором:367Бьерн Страуструп.Язык программирования С++Pool::Pool(unsigned sz) : esize(sz){head = 0;}Функция Pool::grow() будет связывать все элементы в список квантов свободной памяти head, образуяиз них новый блок.
Определения остальных функций-членов оставлены в качестве упражнений 5 и 6 в$$13.11.void Pool::grow(){const int overhead = 12;const int chunk_size = 8*1024-overhead;const int nelem = (chunk_size-esize)/esize;char* start = new char[chunk_size];char* last = &start[(nelem-1)*esize];for (char* p = start; p<last; p+=esize)((Link*)p)->next = ((Link*)p)+1;((Link*)last)->next = 0;head = (Link*)start;}13.11 Упражнения1.(*3) Завершите определения функций-членов класса Type_info.2.(*3) Предложите такую структуру объекта Type_info, чтобы функция Type_info::get_info() сталалишней, и перепишите с учетом этого функции-члены Type_info.3.(*2.5) Насколько наглядно вы сможете записать примеры с Dialog_box, не используямакроопределения (а также расширения языка)? Насколько наглядно вам удастся записать их,используя расширения языка?4.(*4) Исследуйте две широко распространенные библиотеки.
Классифицируйте все библиотечныеклассы, разбив их на: конкретные типы, абстрактные типы, узловые классы, управляющие классы иинтерфейсные классы. Используются ли абстрактные узловые классы и конкретные узловыеклассы? Можно ли предложить более подходящее разбиение классов этих библиотек?Используется ли обширный интерфейс? Какие имеются средства динамической информации отипе (если они есть)? Какова стратегия управления памятью?5.(*3) Определите шаблонный вариант класса Pool из $$13.10.3. Пусть размер выделяемого элементапамяти будет параметром шаблона типа, а не конструктора.6.(*2.5) Усовершенствуйте шаблон типа Pool из предыдущего упражнения так, чтобы некоторыеэлементы размещались во время работы конструктора.
Сформулируйте в чем будет проблемапереносимости, если использовать Pool с типом элементов char, покажите как ее устранить.7.(*3) Если ваша версия С++ прямо не поддерживает динамические запросы о типе, обратитесь ксвоей основной библиотеке. Реализован ли там механизм динамических запросов о типе? Если этотак, задайте операции из $$13.5 как надстройку над этим механизмом.8.(*2.5) Определите такой строковый класс, в котором нет никакого динамического контроля, и второйпроизводный от него строковый класс, который только проводит динамический контроль иобращается к первому. Укажите плюсы и минусы такого решения по сравнению с решением,вкотором делается выборочный динамический контроль, сравните с подходом, использующиминварианты, как было предложено в $$12.2.7.1. Насколько можно совмещать эти подходы?9.(*4) Определите класс Storable как абстрактный базовый класс с виртуальными функциями writeout()и readin().
Для простоты допустим, что для задания нужного адресного пространства достаточностроки символов. С помощью класса Storable реализуйте обмен объектами с диском. Проверьте егона объектах нескольких классов по своему усмотрению.10. (*4) Определите базовый класс Persistent с операциями save() и nosave(), который будет проверять,368Бьерн Страуструп.Язык программирования С++что деструктор создал объект в определенной памяти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
