Бьерн Страуструп - Язык программирования С++. Главы 11-13
Страница 57. Управление памятью
|
|
Страница 57 из 61
13.10 Управление памятьюПри проектировании библиотеки или просто программы с большим временем
счета один из ключевых вопросов связан с управлением памятью.
В общем случае создатель библиотеки не знает, в каком окружении она
будет работать. Будет ли там ресурс памяти настолько критичен, что ее
нехватка станет серьезной проблемой, или же серьезной помехой станут
накладные расходы, связанные с управлением памятью?
Один из основных вопросов управления памятью можно сформулировать
так: если функция f() передает или возвращает указатель на объект, то
кто должен уничтожать этот объект? Необходимо ответить и на связанный
с ним вопрос: в какой момент объект может быть уничтожен? Ответы на эти
вопросы особенно важны для создателей и пользователей таких контейнеров,
как списки, массивы и ассоциативные массивы. С точки зрения
создателя библиотеки идеальными будут ответы: "Система" и "В тот момент,
когда объект больше никто не использует". Когда система уничтожает
объект, обычно говорят, что она занимается сборкой мусора, а та часть
системы, которая определяет, что объект больше никем не используется,
и уничтожает его, называется сборщиком мусора.
К сожалению, использование сборщика мусора может повлечь за собой
накладные расходы на время счета и память, прерывания полезных
функций, определенную аппаратную поддержку, трудности связывания
частей программы на разных языках или просто усложнение системы.
Многие пользователи не могут позволить себе этого.Ь
Ь Говорят, что программисты на Лиспе знают, насколько важно управление
памятью, и поэтому не могут отдать его пользователю. Программисты
на С тоже знают, насколько важно управление памятью, и поэтому не
могут оставить его системе.
Поэтому в большинстве программ на С++ не приходится рассчитывать
на сборщик мусора и нужно предложить свою стратегию размещения
объектов в свободной памяти, не обращаясь к системе. Но реализации
С++ со сборщиком мусора все-таки существуют.
Рассмотрим самую простую схему управления памятью для программ
на С++. Для этого заменим operator new() на тривиальную функцию
размещения, а operator delete() - на пустую функцию:
inline size_t align(size_t s)
/*
Даже в простой функции размещения нужно
выравнивание памяти, чтобы на объект
можно было настроить указатель
произвольного типа
*/
{
union Word { void* p; long double d; long l; }
int x = s + sizeof(Word) - 1;
x -= x%sizeof(Word);
return x;
}
static void* freep; // настроим start на свободную память
void* operator new(size_t s) // простая линейная функция размещения
{
void* p = freep;
s = align(s);
freep += s;
return p;
}
void operator delete(void*) { } // пусто
Если память бесконечна, то наше решение дает сборщик мусора без
всяких сложностей и накладных расходов. Такой подход не применим
для библиотек, когда заранее неизвестно, каким образом будет
использоваться память, и когда программа, пользующаяся библиотекой,
будет иметь большое время счета. Такой способ выделения памяти
идеально подходит для программ, которым требуется ограниченный объем
памяти или объем, пропорциональный размеру входного потока данных.
|