straustrup2 (852740), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Суть в том, что состав управляющей части неменяется при изменении содержательной части, и она настолько мала, что можно свободно работать ссамими объектами, а не с указателями или ссылками на них.управляющая частьсодержательная частьПростым примером управляющего класса может служить класс string из $$7.6. В нем содержитсяинтерфейс, контроль доступа и управление памятью для содержательной части. В этом примереуправляющая и содержательная части представлены конкретными типами, но чаще содержательнаячасть представляется абстрактным классом.Теперь вернемся к абстрактному типу set из $$13.3.
Как можно определить управляющий класс дляэтого типа, и какие это даст плюсы и минусы? Для данного класса set можно определить управляющийкласс просто перегрузкой операции ->:class set_handle {set* rep;public:set* operator->() { return rep; }set_handler(set* pp) : rep(pp) { }};Это не слишком влияет на работу с множествами, просто передаются объекты типа set_handle вместообъектов типа set& или set*, например:void my(set_handle s){for (T* p = s->first(); p; p = s->next()){// ...}// ...}358Бьерн Страуструп.Язык программирования С++void your(set_handle s){for (T* p = s->first(); p; p = s->next()){// ...}// ...}void user(){set_handle sl(new slist_set);set_handle v(new vector_set v(100));my(sl);your(v);my(v);your(sl);}Если классы set и set_handle разрабатывались совместно,легко реализовать подсчет числасоздаваемых множеств:class set {friend class set_handle;protected:int handle_count;public:virtual void insert(T*) =virtual void remove(T*) =virtual int is_member(T*)virtual T* first() = 0;virtual T* next() = 0;set() : handle_count(0) {};0;0;= 0;}Чтобы подсчитать число объектов данного типа set, в управляющем классе нужно увеличивать илиуменьшать значение счетчика set_handle:class set_handle {set* rep;public:set* operator->() { return rep; }set_handle(set* pp): rep(pp) { pp->handle_count++; }set_handle(const set_handle& r): rep(r.rep) { rep->handle_count++; }set_handle& operator=(const set_handle& r){rep->handle_count++;if (--rep->handle_count == 0) delete rep;rep = r.rep;return *this;}~set_handle(){ if (--rep->handle_count == 0) delete rep; }};Если все обращения к классу set обязательно идут через set_handle, пользователь может небеспокоиться о распределении памяти под объекты типа set.На практике иногда приходится извлекать указатель на содержательную часть из управляющего классаи пользоваться непосредственно им.
Можно, например, передать такой указатель функции, которая359Бьерн Страуструп.Язык программирования С++ничего не знает об управляющем классе. Если функция не уничтожает объект, на который она получилауказатель, и если она не сохраняет указатель для дальнейшего использования после возврата, никакихошибок быть не должно. Может оказаться полезным переключение управляющего класса на другуюсодержательную часть:class set_handle {set* rep;public:// ...set* get_rep() { return rep; }void bind(set* pp){pp->handle_count++;if (--rep->handle_count == 0) delete rep;rep = pp;}};Создание новых производных от set_handle классов обычно не имеет особого смысла, поскольку это конкретный тип без виртуальных функций.
Другое дело - построить управляющий класс для семействаклассов, определяемых одним базовым. Полезным приемом будет создание производных от такогоуправляющего класса. Этот прием можно применять как для узловых классов, так и для абстрактныхтипов.Естественно задавать управляющий класс как шаблон типа:template<class T> class handle {T* rep;public:T* operator->() { return rep; }// ...};Но при таком подходе требуется взаимодействие между управляющим и "управляемым" классами.Если управляющий и управляемые классы разрабатываются совместно, например, в процессесоздания библиотеки, то это может быть допустимо.
Однако, существуют и другие решения ($$13.10).За счет перегрузки операции -> управляющий класс получает возможность контроля и выполнениякаких-то операций при каждом обращении к объекту. Например, можно вести подсчет частотыиспользования объектов через управляющий класс:template<class T>class Xhandle {T* rep;int count;public:T* operator->() { count++; return rep; }// ...};Нужна более сложная техника, если требуется выполнять операции как перед, так и после обращения кобъекту.
Например, может потребоваться множество с блокировкой при выполнении операцийдобавления к множеству и удаления из него. Здесь, по сути, в управляющем классе приходитсядублировать интерфейс с объектами содержательной части:class set_controller {set* rep;// ...public:lock();unlock();virtual void insert(T* p){ lock(); rep->insert(p); unlock(); }360Бьерн Страуструп.Язык программирования С++virtual void remove(T* p){ lock(); rep->remove(p); unlock(); }virtual int is_member(T* p){ return rep->is_member(p); }virtual T* first() { return rep->first(); }virtual T* next() { return rep->next(); }// ...};Писать функции-переходники для всего интерфейса утомительно (а значит могут появляться ошибки),но не трудно и это не ухудшает характеристик программы.Заметим, что не все функции из set следует блокировать.
Как показывает опыт автора, типичныйслучай, когда операции до и после обращения к объекту надо выполнять не для всех, а только длянекоторых функций-членов. Блокировка всех операций, как это делается в мониторах некоторыхоперационных систем, является избыточной и может существенно ухудшить параллельный режимвыполнения.Переопределив все функции интерфейса в управляющем классе, мы получили по сравнению сприемом перегрузки операции ->, то преимущество, что теперь можно строить производные отset_controller классы.
К сожалению, мы можем потерять и некоторые достоинства управляющего класса,если к производным классам будут добавляться члены, представляющие данные. Можно сказать, чтопрограммный объем, который разделяется между управляемыми классами уменьшается по мере ростапрограммного объема управляющего класса.13.10 Управление памятьюПри проектировании библиотеки или просто программы с большим временем счета один из ключевыхвопросов связан с управлением памятью. В общем случае создатель библиотеки не знает, в какомокружении она будет работать. Будет ли там ресурс памяти настолько критичен, что ее нехватка станетсерьезной проблемой, или же серьезной помехой станут накладные расходы, связанные с управлениемпамятью?Один из основных вопросов управления памятью можно сформулировать так: если функция f()передает или возвращает указатель на объект, то кто должен уничтожать этот объект? Необходимоответить и на связанный с ним вопрос: в какой момент объект может быть уничтожен? Ответы на этивопросы особенно важны для создателей и пользователей таких контейнеров, как списки, массивы иассоциативные массивы.
С точки зрения создателя библиотеки идеальными будут ответы: "Система" и"В тот момент, когда объект больше никто не использует". Когда система уничтожает объект, обычноговорят, что она занимается сборкой мусора, а та часть системы, которая определяет, что объектбольше никем не используется, и уничтожает его, называется сборщиком мусора.К сожалению, использование сборщика мусора может повлечь за собой накладные расходы на времясчета и память, прерывания полезных функций, определенную аппаратную поддержку, трудностисвязывания частей программы на разных языках или просто усложнение системы.
Многие пользователине могут позволить себе этого. Говорят, что программисты на Лиспе знают, насколько важноуправление памятью, и поэтому не могут отдать его пользователю. Программисты на С тоже знают,насколько важно управление памятью, и поэтому не могут оставить его системе.Поэтому в большинстве программ на С++ не приходится рассчитывать на сборщик мусора и нужнопредложить свою стратегию размещения объектов в свободной памяти, не обращаясь к системе.
Нореализации С++ со сборщиком мусора все-таки существуют.Рассмотрим самую простую схему управления памятью для программ на С++. Для этого заменимoperator new() на тривиальную функцию размещения, а operator delete() - на пустую функцию:inline size_t align(size_t s)/*Даже в простой функции размещения нужно выравнивание памяти, чтобы наобъект можно было настроить указатель произвольного типа*/{361Бьерн Страуструп.Язык программирования С++union Word { void* p; long double d; long l; }int x = s + sizeof(Word) - 1;x -= x%sizeof(Word);return x;}static void* freep; // настроим start на свободную памятьvoid* operator new(size_t s) // простая линейная функция размещения{void* p = freep;s = align(s);freep += s;return p;}void operator delete(void*) { } // пустоЕсли память бесконечна, то наше решение дает сборщик мусора без всяких сложностей и накладныхрасходов.
Такой подход не применим для библиотек, когда заранее неизвестно, каким образом будетиспользоваться память, и когда программа, пользующаяся библиотекой, будет иметь большое времясчета. Такой способ выделения памяти идеально подходит для программ, которым требуетсяограниченный объем памяти или объем, пропорциональный размеру входного потока данных.13.10.1 Сборщик мусораСборку мусора можно рассматривать как моделирование бесконечной памяти на памяти ограниченногоразмера. Помня об этом, можно ответить на типичный вопрос: должен ли сборщик мусора вызыватьдеструктор для тех объектов, память которых он использует? Правильный ответ - нет, поскольку, еслиразмещенный в свободной памяти объект не был удален, то он не будет и уничтожен. Исходя из этого,операцию delete можно рассматривать как запрос на вызов деструктора (и еще это - сообщениесистеме, что память объекта можно использовать).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
