C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов

Упрощаем управление ресурсами устаревших API с применением умных указателей

Умные указатели (unique_ptr, shared_ptr и weak_ptr) очень полезны, и можно сказать, что программист должен всегда использовать их вместо выделения и освобождения памяти вручную.

Но если для объекта нельзя выделить память с помощью оператора new и/или освободить память, задействуя оператор delete? Во многих устаревших библиотеках есть собственные функции выделения/удаления памяти. Кажется, это может стать проблемой, поскольку мы узнали, что умные указатели полагаются на операторы new и delete. Если создание и/или разрушение конкретных типов объектов полагается на конкретные интерфейсы удаления фабричных функций, не помешает ли это получить огромное преимущество от использования умных указателей?

Вовсе нет. В этом разделе мы увидим, что нужно лишь немного изменить умные указатели, чтобы позволить им следовать определенным процедурам выделения и удаления памяти для конкретных объектов.

Как это делается

В данном примере мы определим тип, для которого нельзя непосредственно выделить память с помощью оператора new и нельзя освободить ее, прибегнув к оператору delete. Поскольку это помешает использовать его вместе с умными указателями, мы внесем небольшие изменения в экземпляры классов unique_ptr и smart_ptr.

1. Как и всегда, сначала включим необходимые заголовочные файлы и объявим об использовании пространства имен std по умолчанию:

#include

#include

#include

using namespace std;

2. Далее объявим класс, конструктор и деструктор которого имеют модификатор private. Таким образом, симулируем проблему, когда нужно получать доступ к конкретным функциям, чтобы создавать и удалять экземпляры этого класса.

class Foo

{

  string name;

  Foo(string n)

    : name{n}

  { cout << "CTOR " << name << '\n'; }

  ~Foo() { cout << "DTOR " << name << '\n';}

3. Статические методы create_foo и destroy_foo будут создавать и удалять экземпляры типа Foo. Они работают с необработанными указателями. Это симулирует ситуацию, возникающую при использовании устаревшего API языка С, который не дает задействовать их непосредственно для обычных указателей shared_ptr:

public:

  static Foo* create_foo(string s) {

    return new Foo{move(s)};

  }

  static void destroy_foo(Foo *p) { delete p; }

};

4. Теперь сделаем так, чтобы подобными объектами можно было управлять с помощью shared_ptr. Конечно, можно помещать указатели, которые получаем из функции create_foo, в конструктор общего указателя. Разрушение объекта выглядит сложнее, поскольку функция удаления класса shared_ptr, использующаяся по умолчанию, решит проблему неправильно. Идея заключается в том, что можно задать для класса shared_ptr пользовательскую функцию удаления. Сигнатура функции, которую следует иметь функции удаления или вызываемому объекту, должна совпадать с сигнатурой функции destroy_foo. Если функция, которую нужно вызвать для разрушения объекта, более сложна, то можно обернуть ее в лямбда-выражение.

static shared_ptr make_shared_foo(string s)

{

  return {Foo::create_foo(move(s)), Foo::destroy_foo};

}

5. Обратите внимание: make_shared_foo возвращает обычный экземпляр shared_ptr, поскольку передача пользовательской функции удаления не изменяет ее тип. Это произошло потому, что shared_ptr применяет вызовы виртуальных функций для сокрытия таких деталей. Уникальные указатели не создают наличных издержек; это не дает задействовать для них подобный прием. Нужно изменить тип unique_ptr. В качестве второго шаблонного параметра мы передадим экземпляр типа void (*)(Foo*), данный тип имеет и указатель на функцию destroy_foo:

static unique_ptr make_unique_foo(string s)

{

  return {Foo::create_foo(move(s)), Foo::destroy_foo};

}

6. В функции main просто создаем экземпляры общего и уникального указателей. В выходных данных программы увидим, будут ли они уничтожаться корректно и автоматически.

int main()

{

  auto ps (make_shared_foo("shared Foo instance"));

  auto pu (make_unique_foo("unique Foo instance"));

}

7. Компиляция и запуск программы дадут ожидаемый результат:

$ ./legacy_shared_ptr

CTOR shared Foo instance

CTOR unique Foo instance