69、自定义内存管理mutable,

统计对象中某个成员变量的访问次数?

mutable是为了突破const函数的限制而设计的,mutable成员变量将永远处于可改变状态,mutable在实际的项目中被严禁滥用。

mutable深入分析:

mutable成员变量破坏了只读对象的内部状态,const成员函数保证只读对象的状态不改变,mutable成员变量的出现无法保证状态不变性。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Test
{
    int m_value;
    int * const m_pCount;
    /* mutable int m_count; */
public:
    Test(int value = 0) : m_pCount(new int(0))    //默认值:如果没有参数,默认为0
    {
        m_value = value;
        /* m_count = 0; */
    }
    

    int getValue() const   //const成员函数不能修改任何成员变量的值,只能调用只读对象

    {
        /* m_count++; */
        *m_pCount = *m_pCount + 1;
        return m_value;
    }
    
    void setValue(int value)
    {
        /* m_count++; */
        *m_pCount = *m_pCount + 1;
        m_value = value;
    }
    
    int getCount() const
    {
        /* return m_count; */
        return *m_pCount;
    }
    ~Test()
    {
        delete m_pCount;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Test t;    
    t.setValue(100);    
    cout << "t.m_value = " << t.getValue() << endl;
    cout << "t.m_count = " << t.getCount() << endl;    
    const Test ct(200);    
    cout << "ct.m_value = " << ct.getValue() << endl;
    cout << "ct.m_count = " << ct.getCount() << endl;    
    return 0;
}

2、new关键字创建出来的对象位于什么地方?

new/delete的本质是c++预定义的操作符。

c++对这两个操作符做了严格的行为定义。

new:1、获取足够大的内存空间(默认为堆空间)2、在获取的空间中调用构造函数创建对象。

delete:1、调用析构函数销毁对象 2、归还对象所占用的空间(默认为堆空间)。

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在c++中能重载new/delete操作符

全局重载(不推荐)

局部重载(针对具体类进行重载)

重载new/delete的意义在于改变动态对象创建时的内存分配方式。方式:

//static member function

void* operator new(unsigned int size)

{

    void* ret=NULL;

    /*ret point to allocated memory */

   return ret;

}

//static member function

void operator delete(void* p)

{

/*free the memory which is pointed by p*/

}

*******************************************

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Test
{
    static const unsigned int COUNT = 4;
    static char c_buffer[];
    static char c_map[];    
    int m_value;
public:
    void* operator new (unsigned int size)
    {
        void* ret = NULL;
        
        for(int i=0; i<COUNT; i++)
        {
            if( !c_map[i] )
            {
                c_map[i] = 1;                
                ret = c_buffer + i * sizeof(Test);     
                cout << "succeed to allocate memory: " << ret << endl;                
                break;
            }
        }        
        return ret;
    }
    
    void operator delete (void* p)
    {
        if( p != NULL )
        {
            char* mem = reinterpret_cast<char*>(p);
            int index = (mem - c_buffer) / sizeof(Test);  //要释放的动态对象在 c_map标记数组中的位置
            int flag = (mem - c_buffer) % sizeof(Test);    //这些位置必须是固定的,如果不为0,指针不合法        
            if( (flag == 0) && (0 <= index) && (index < COUNT) )
            {
                c_map[index] = 0;
                
                cout << "succeed to free memory: " << p << endl;
            }
        }
    }
};

char Test::c_buffer[sizeof(Test) * Test::COUNT] = {0};
char Test::c_map[Test::COUNT] = {0};
int main(int argc, char *argv[])
{
    cout << "===== Test Single Object =====" << endl;     
    Test* pt = new Test;    
    delete pt;    
    cout << "===== Test Object Array =====" << endl;    
    Test* pa[5] = {0};    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        pa[i] = new Test;        
        cout << "pa[" << i << "] = " << pa[i] << endl;
    }    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        cout << "delete " << pa[i] << endl;
        
        delete pa[i];
    }    
    return 0;
}

单例模式仅一个对象,这个方法加二阶构造就能创建N例模式了。

3、如何在指定的地址上创建c++对象?

解决方案:

在类中重载new/delete操作符,在new的操作符重载函数中返回指定的地址,在delete操作符重载中标记对应的地址可用。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>  //calloc
using namespace std;
class Test
{
    static unsigned int c_count;
    static char* c_buffer;
    static char* c_map;    
    int m_value;
public:
    static bool SetMemorySource(char* memory, unsigned int size)
    {
        bool ret = false;        
        c_count = size / sizeof(Test);       
        ret = (c_count && (c_map = reinterpret_cast<char*>(calloc(c_count, sizeof(char)))));      
        if( ret )
        {
            c_buffer = memory;
        }
        else
        {
            free(c_map);          
            c_map = NULL;
            c_buffer = NULL;
            c_count = 0;
        }        
        return ret;
    }
    
    void* operator new (unsigned int size)
    {
        void* ret = NULL;
        
        if( c_count > 0 )
        {
            for(int i=0; i<c_count; i++)
            {
                if( !c_map[i] )
                {
                    c_map[i] = 1;                    
                    ret = c_buffer + i * sizeof(Test);                    
                    cout << "succeed to allocate memory: " << ret << endl;                    
                    break;
                }
            }
        }
        else
        {
            ret = malloc(size);
        }        
        return ret;
    }
    
    void operator delete (void* p)
    {
        if( p != NULL )
        {
            if( c_count > 0 )
            {
                char* mem = reinterpret_cast<char*>(p);
                int index = (mem - c_buffer) / sizeof(Test);
                int flag = (mem - c_buffer) % sizeof(Test);                
                if( (flag == 0) && (0 <= index) && (index < c_count) )
                {
                    c_map[index] = 0;                    
                    cout << "succeed to free memory: " << p << endl;
                }
            }
            else
            {
                free(p);
            }
        }
    }

};

unsigned int Test::c_count = 0;
char* Test::c_buffer = NULL;

char* Test::c_map = NULL;

int main(int argc, char *argv[])
{
    char buffer[12] = {0};    
    Test::SetMemorySource(buffer, sizeof(buffer));    
    cout << "===== Test Single Object =====" << endl;     
    Test* pt = new Test;    
    delete pt;    
    cout << "===== Test Object Array =====" << endl;    
    Test* pa[5] = {0};    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        pa[i] = new Test;        
        cout << "pa[" << i << "] = " << pa[i] << endl;
    }    
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        cout << "delete " << pa[i] << endl;        
        delete pa[i];
    }    
    return 0;
}

4、new[]/delete[] 与 new/delete 完全不同

动态对象数组创建通过 new[]完成,动态对象数组的销毁通过delete[]完成,new[]/delete[] 能够被重载,进而改变内存管理方式。

new[]/delete[]的重载方式:

//static member function

void* operator new[](unsigned int size)

{

   return malloc(size);

}

//static member function

void operator delete[](void* p)

{

  free(p);

}

注意事项:

new[]实际需要返回的内存空间可能比期望的要多:对象数组占用的内存中需要保存数组信息,数组信息用于确定构造函数和析构函数的调用次数。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
using namespace std;
class Test
{
    int m_value;
public:
    Test()
    {
        m_value = 0;
    }    
    ~Test()
    {
    }
    
    void* operator new (unsigned int size)
    {
        cout << "operator new: " << size << endl;
        
        return malloc(size);
    }
    
    void operator delete (void* p)
    {
        cout << "operator delete: " << p << endl;        
        free(p);
    }
    
    void* operator new[] (unsigned int size)
    {
        cout << "operator new[]: " << size << endl;        
        return malloc(size);
    }
    
    void operator delete[] (void* p)
    {
        cout << "operator delete[]: " << p << endl;        
        free(p);
    }

};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Test* pt = NULL;    
    pt = new Test;    
    delete pt;    
    pt = new Test[5];    //打印出24,多的四个字节用来保存数组大小信息
    delete[] pt;    
    return 0;

}

new 和 new[] 内存分配方式可能不一样

new/delete的本质为操作符,可以通过全局函数重载new/delete(不推荐),可以针对具体的类重载new/delete,new[]/delete[]与new/delete完全不同,new[]/delete[]也是可以被重载的操作符,new跟delete要成对出现。new[]返回的内存空间可能比期望的要多。





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