Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

  // для других n чисел типа double)
  // ...используем p и v...
  delete[ ] p; // освобождаем память, занятую массивом
  // чисел типа double
 } // класс vector автоматически освободит
  // память, занятую объектом v

Оказывается, оператор delete[] такой скучный и подвержен ошибкам! Имея класс vector, нет необходимости ни выделять память с помощью оператора new, ни освобождать ее с помощью оператора delete[] при выходе из функции. Все это намного лучше сделает класс vector. В частности, класс vector никогда не забудет вызвать деструктор, чтобы освободить память, занятую его элементами.

Здесь мы не собираемся глубоко вдаваться в детали использования деструкторов. Отметим лишь, что они играют очень важную роль при работе с ресурсами, которые сначала резервируются, а потом возвращаются обратно файлами, потоками, блокировками и т.д. Помните, как очищались потоки iostream? Они очищали буферы, закрывали файлы, освобождали память и т.д. Все это делали их деструкторы. Каждый класс, “владеющий” какими-то ресурсами, должен иметь деструктор.

17.5.1. Обобщенные указатели

Если член класса имеет деструктор, то этот деструктор будет вызываться при уничтожении объекта, содержащего этот член. Рассмотрим пример.

 struct Customer {
  string name;
  vector<string> addresses;
  // ...
 };

 void some_fct
 {
  Customer fred;
  // инициализация объекта fred
  // использование объекта fred
 }

Когда мы выйдем из функции some_fct и объект fred покинет свою область видимости, он будет уничтожен; иначе говоря, будут вызваны деструкторы для строки name и вектора addresses. Это совершенно необходимо, поскольку иначе могут возникнуть проблемы. Иногда это выражают таким образом: компилятор сгенерировал деструктор для класса Customer, который вызывает деструкторы членов. Такая генерация выполняется компилятором часто и позволяет гарантированно вызывать деструкторы членов класса.

Деструкторы для членов — и для базовых классов — неявно вызываются из деструктора производного класса (либо определенного пользователем, либо сгенерированного). По существу, все правила сводятся к одному: деструкторы вызываются тогда, когда объект уничтожается (при выходе из области видимости, при выполнении оператора delete и т.д.).

17.5.2. Деструкторы и свободная память

Деструкторы концептуально просты, но в то же время они образуют основу для большинства наиболее эффективных методов программирования на языке С++. Основная идея заключается в следующем.

• Если функции в качестве ресурса требуется какой-то объект, она обращается к конструктору.

• На протяжении своего срока существования объект может освобождать ресурсы и запрашивать новые.

• В конце существования объекта деструктор освобождает все ресурсы, которыми владел объект.

Типичным примером является пара “конструктор–деструктор” в классе vector, которая управляет свободной памятью. Мы еще вернемся к этой теме в разделе 19.5. А пока рассмотрим важное сочетание механизма управления свободной памятью и иерархии классов.

 Shape* fct
 {
  Text tt(Point(200,200),"Annemarie");
  // ...
  Shape* p = new Text(Point(100,100),"Nicholas");
  return p;
 }

 void f
 {
  Shape* q = fct;
  // ...
  delete q;
 }

Этот код выглядит логичным — и он действительно логичен. Все работает, но посмотрите, как именно работает, ведь этот код является примером элегантного, важного и простого метода. При выходе из функции fct объект tt класса Text (см. раздел 3.11), существующий в ней, уничтожается вполне корректно. Класс Text имеет член типа string, у которого обязательно нужно вызвать деструктор, — класс string занимает и освобождает память примерно так же, как и класс vector. Для объекта tt это просто; компилятор вызывает сгенерированный деструктор класса Text, как описано в разделе 17.5.1. А что можно сказать об объекте класса Text возвращаемом функцией fct? Вызывающая функция f понятия не имеет о том, что указатель q ссылается на объект класса Text; ей известно лишь, что он ссылается на объект класса Shape. Как же инструкция delete q сможет вызвать деструктор класса Text?

В разделе 14.2.1 мы вскользь упомянули о том, что класс Shape имеет деструктор. Фактически в классе Shape есть виртуальный деструктор. В этом все дело. Когда мы выполняем инструкцию delete q, оператор delete анализирует тип указателя q, чтобы увидеть, нужно ли вызывать деструктор, и при необходимости он его вызывает. Итак, инструкция delete q вызывает деструктор ~Shape класса Shape. Однако деструктор ~Shape является виртуальным, поэтому с помощью механизма вызова виртуальной функции (см. раздел 17.3.1) он вызывает деструктор класса, производного от класса Shape, в данном случае деструктор ~Text. Если бы деструктор Shape::~Shape не был виртуальным, то деструктор Text::~Text не был бы вызван и член класса Text, имеющий тип string, не был бы правильно уничтожен.

Запомните правило: если класс содержит виртуальную функцию, в нем должен быть виртуальный деструктор. Причины заключаются в следующем.

1. Если класс имеет виртуальную функцию, то, скорее всего, он будет использован в качестве базового.

2. Если класс является базовым, то его производный класс, скорее всего, будет использовать оператор new.

3. Если объект производного класса размещается в памяти с помощью оператора new, а работа с ним осуществляется с помощью указателя на базовый класс, то, скорее всего, он будет удален с помощью обращения к указателю на объект базового класса.

Обратите внимание на то, что деструкторы вызываются неявно или косвенно с помощью оператора delete. Они никогда не вызываются непосредственно. Это позволяет избежать довольно трудоемкой работы.

ПОПРОБУЙТЕ

Напишите небольшую программу, используя базовые классы и члены, в которых определены конструкторы и деструкторы, выводящие информацию о том, что они были вызваны. Затем создайте несколько объектов и посмотрите, как вызываются конструкторы и деструкторы.

17.6. Доступ к элементам

Для того чтобы нам было удобно работать с классом vector, нужно читать и записывать элементы. Для начала рассмотрим простые функции-члены get и set.

 // очень упрощенный вектор чисел типа double
 class vector {
  int sz; // размер
  double* elem; // указатель на элементы
 public: