Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

// НЕПРАВИЛЬНЫЙ способ написания оператора присвоения!

HasPtr&

HasPtr::operator=(const HasPtr &rhs) {

delete ps; // освобождает строку, на которую указывает этот объект

// если rhs и *this - тот же объект, произойдет копирование удаленной

// памяти!

ps = new string(*(rhs.ps));

i = rhs.i;

return *this;

}

Если rhsи этот объект совпадают, удаление psосвободит строку, на которую указывают и *this, и rhs. При попытке копирования *(rhs.ps)в операторе newэтот указатель указывает уже на недопустимую область памяти. Результат непредсказуем.

Для операторов присвоения критически важно работать правильно, даже если объект присваивается сам себе. Проще всего обеспечить это, скопировав правый операнд перед удалением левого.

Упражнение 13.23. Сравните функции-члены управления копированием, написанные для решения упражнений предыдущего раздела, с кодом, представленным здесь. Убедитесь, что понимаете различия, если таковые вообще есть, между вашим кодом и приведенным в книге.

Упражнение 13.24. Что будет, если в версии класса HasPtrданного раздела не определен деструктор? Что если не определен конструктор копий?

Упражнение 13.25. Предположим, необходимо определить версию класса StrBlob, действующего как значение. Предположим также, что необходимо продолжить использовать указатель shared_ptr, чтобы класс StrBlobPtrвсе еще мог использовать указатель weak_ptrдля вектора. Переделанный класс будет нуждаться в конструкторе копий и операторе присвоения копии, но не в деструкторе. Объясните, что должны делать конструктор копий и оператор присвоения копий. Объясните, почему класс не нуждается в деструкторе.

Упражнение 13.26. Напишите собственную версию класса StrBlob, описанного в предыдущем упражнении.

Чтобы класс HasPtrдействовал как указатель, конструктор копий и оператор присвоения копии должны копировать указатель-член, а не строку, на которую он указывает. Класс все еще будет нуждаться в собственном деструкторе, чтобы освободить память, зарезервированную получающим строку конструктором (см. раздел 13.6). Тем не менее в данном случае деструктор не может односторонне освободить связанную с ним строку. Это можно сделать только тогда, когда исчезнет последний указатель на строку.

Простейший способ заставить класс действовать как указатель — это использовать указатель shared_ptrдля управления ресурсами в классе. При копировании (или присвоении) копируется (или присваивается) указатель shared_ptr. Класс shared_ptrсам отслеживает количество пользователей, совместно использующих объект, на который он указывает. Когда пользователей больше нет, класс shared_ptrосвобождает ресурс.

Но иногда управлять ресурсом следует непосредственно. В таких случаях может пригодиться счетчик ссылок (reference count) (см. раздел 12.1.1). Для демонстрации работы счетчика ссылок переопределим класс HasPtrтак, чтобы обеспечить поведение, подобное указателю, но с использованием собственного счетчика ссылок.

Счетчик ссылок работает следующим образом.

• В дополнение к инициализации объекта каждый конструктор (кроме конструктора копий) создает счетчик. Этот счетчик отслеживает количество объектов, совместно использующих создаваемые данные. Сразу после создания объект только один, поэтому счетчик инициализируется значением 1.

• Конструктор копий не создает новый счетчик; он копирует переменные-члены переданного ему объекта, включая счетчик. Конструктор копий увеличивает значение этого совместно используемого счетчика, указывая на наличие еще одного пользователя данных этого объекта.

• Деструктор уменьшает значение счетчика, указывая, что стало на одного пользователя совместно используемых данных меньше. Если значение счетчика достигает нуля, деструктор удаляет данные.

• Оператор присвоения копии увеличивает счетчик правого операнда и уменьшает счетчик левого. Если счетчик левого операнда достигает нуля, значит, пользователей больше нет. В данном случае оператор присвоения копии должен удалить данные левого операнда.

Единственное затруднение — это решить, где разместить счетчик ссылок. Счетчик не может быть членом непосредственно класса объекта HasPtr. Чтобы убедиться почему, рассмотрим происходящее в следующем примере:

HasPtr p1("Hiya!");

HasPtr p2(p1); // p1 и p2 указывают на ту же строку

HasPtr p3(p1); // p1, p2 и p3 указывают на ту же строку

Если счетчик ссылок будет храниться в каждом объекте, то как модифицировать его правильно при создании объекта p3? Можно увеличить счетчик в объекте p1и скопировать счет в p3, но как модифицировать счетчик в p2?

Один из способов решения этой проблемы в том, чтобы хранить счетчик в динамической памяти. При создании объекта резервируется также и новый счетчик. При копировании или присвоении объекта копируется и указатель на счетчик. Таким образом, и копия, и оригинал укажут на тот же счетчик.

Используя счетчик ссылок, можно написать подобную указателю версию класса HasPtrследующим образом:

class HasPtr {

public:

// конструктор резервирует новую строку и новый счетчик,

// устанавливаемый в 1

HasPtr(const std::string &s = std::string()):

ps(new std::string(s)), i(0), use(new std::size_t(1)) {}

// конструктор копий копирует все три переменные-члена и увеличивает

// счетчик

HasPtr(const HasPtr &p):

ps(p.ps), i(p.i), use(p.use) { ++*use; }

HasPtr& operator=(const HasPtr&);

~HasPtr();

private:

std::string *ps;

int i;

std::size_t *use; // член, отслеживающий количество объектов,

// совместно использующих *ps

};

Здесь была добавлена новая переменная-член use, отслеживающая количество объектов, совместно использующих ту же строку. Получающий строку конструктор резервирует счетчик и инициализирует его значением 1, означающим наличие одного пользователя строкового члена класса этого объекта.

При копировании или присвоении объектов класса HasPtrнеобходимо, чтобы копия и оригинал указывали на ту же строку. Таким образом, когда копируется объект класса HasPtr, копируется сам указатель ps, а не строка, на которую он указывает. При копировании увеличивается также счетчик, связанный с этой строкой.