Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Конструктор копий (определенный в классе) копирует все три члена переданного ему объекта класса HasPtr. Этот конструктор увеличивает также значение указателя-члена use, означая, что у строки, на которую указывают указатели psи p.ps, появился другой пользователь.

Деструктор не может безоговорочно удалить указатель ps, поскольку могли бы быть и другие объекты, указывающие на ту же область памяти. Вместо этого деструктор осуществляет декремент счетчика ссылок, означая, что строку совместно используют на один объект меньше. Если счетчик достигает нуля, деструктор освобождает память, на которую указывают указатели psи use:

HasPtr::~HasPtr() {

if (--*use == 0) { // если счетчик ссылок достиг 0,

delete ps; // удалить строку

delete use; // и счетчик

}

}

Оператор присвоения копии, как обычно, выполняет действия, общие для конструктора копий и деструктора. Таким образом, оператор присвоения должен увеличить счетчик правого операнда (действие конструктора копий) и декремент счетчика левого операнда, освобождая по мере необходимости используемую память (действие деструктора).

Кроме того, как обычно, оператор должен учитывать присвоение себя самому. Для этого инкремент счетчика rhsосуществляется прежде декремента счетчика в левом операнде.

Таким образом, если оба операнда являются тем же объектом, значение счетчика будет увеличено прежде проверки необходимости удаления указателей psи use:

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

++*rhs.use; // инкремент счетчика пользователей правого операнда

if (--*use == 0) { // затем декремент счетчика этого объекта

delete ps; // если никаких других пользователей нет

delete use; // освободить резервированные члены этого объекта

}

ps = rhs.ps; // копировать данные из rhs в этот объект

i = rhs.i;

use = rhs.use;

return *this; // возвратить этот объект

}

Упражнение 13.27. Определите собственную версию класса HasPtrсо счетчиком ссылок.

Упражнение 13.28. С учетом следующих классов реализуйте стандартный конструктор и необходимые функции-члены управления копированием.

(a) class TreeNode { (b) class BinStrTree {

private: private:

std::string value; TreeNode *root;

int count; };

TreeNode *left;

TreeNode *right;

};

Кроме функций-членов управления копированием, управляющие ресурсами классы зачастую определяют также функцию swap()(см. раздел 9.2.5). Определение функции swap()особенно важно для классов, которые планируется использовать с алгоритмами переупорядочивания элементов (см. раздел 10.2.3). Такие алгоритмы вызывают функцию swap()всякий раз, когда им нужен обмен двух элементов.

Если класс определяет собственную функцию swap(), алгоритм использует именно ее. В противном случае используется функция swap(), определенная библиотекой. Как обычно, хоть мы пока и не знаем, как реализуется функция swap(), концептуально несложно заметить, что обмен двух объектов задействует копирование и два присвоения. Например, код обмена двух объектов подобного значению класса HasPtr(см. раздел 13.2.1) мог бы выглядеть так:

HasPtr temp = v1; // сделать временную копию значения v1

v1 = v2; // присвоить значение v2 объекту v1

v2 = temp; // присвоить сохраненное значение v1 объекту v2

Этот код дважды копирует строку, которая первоначально принадлежала объекту v1: один раз, когда конструктор копий класса HasPtrкопирует объект v1в объект temp, и второй раз, когда оператор присвоения присваивает объект tempобъекту v2. Он также копирует строку, которая первоначально принадлежала объекту v2, когда объект v2присваивается объекту v1. Как уже упоминалось, копирование объекта, подобного значению класса HasPtr, резервирует новую строку и копирует строку, на которую указывает объект класса HasPtr.

В принципе ни одно из этих резервирований памяти не обязательно. Вместо того чтобы резервировать новые копии строки, можно было бы обменять указатели. Таким образом, имело бы смысл обменять два объект класса HasPtrтак, чтобы выполнить следующее:

string *temp = v1.ps; // создать временную копию указателя в v1.ps

v1.ps = v2.ps; // присвоить указатель v2.ps указателю v1.ps

v2.ps = temp; // присвоить сохраненный указатель v1.ps

// указателю v2.ps

Переопределить стандартное поведение функции swap()можно, определив в классе ее собственную версию. Вот типичная реализация функции swap():

class HasPtr {

friend void swap(HasPtr&, HasPtr&);

// другие члены, как в разделе 13.2.1

};

inline

void swap(HasPtr &lhs, HasPtr &rhs) {

using std::swap;

swap(lhs.ps, rhs.ps); // обмен указателями, а не строковыми данными

swap(lhs.i, rhs.i); // обмен целочисленными членами

}

Все начинается с объявления функции swap(), дружественной, чтобы предоставить ей доступ к закрытым переменным-членам класса HasPtr. Поскольку функция swap()предназначена для оптимизации кода, определим ее как встраиваемую (см. раздел 6.5.2). Тело функции swap()вызывает функции swap()каждой из переменных-членов заданного объекта. В данном случае сначала обмениваются указатели, а затем целочисленные члены объектов, связанных с параметрами rhsи lhs.

В отличие от функций-членов управления копированием, функция swap()никогда не бывает обязательной. Однако ее определение может быть важно для оптимизации классов, резервирующих ресурсы.

Функции swap()должны вызвать функции swap(), а не std::swap()

В этом коде есть один важный нюанс: хотя в данном случае это не имеет значения, важно, чтобы функция swap()вызвала именно функцию swap(), а не std::swap(). В классе HasPtrпеременные-члены имеют встроенные типы. Для встроенных типов нет специализированных версий функции swap(). В данном случае она вызывает библиотечную функцию std::swap().

Но если класс имеет член, тип которого обладает собственной специализированной функцией swap(), то вызов функции std::swap()был бы ошибкой. Предположим, например, что есть другой класс по имени Foo, переменная-член hкоторого имеет тип HasPtr. Если не написать для класса Fooсобственную версию функции swap(), то будет использована ее библиотечная версия. Как уже упоминалось, библиотечная функция swap()осуществляет ненужное копирование строк, управляемых объектами класса HasPtr.