This is an old revision of the document!

Κύκλος ζωής των αντικειμένων - Δημιουργία και ανάθεση αντικειμένων στο heap

Τα αντικείμενα που φτιάξαμε μέχρι τώρα αποθηκεύονται μέσα στη στοίβα (stack) της συνάρτησης που καλεί τον κατασκευαστή της. Τα αντικείμενα αυτά έχουν χρόνο ζωής όσο εκτελείται η συγκεκριμένη συνάρτηση και η στοίβα της είναι ενεργή. Μόλις επιστρέψουμε από την συνάρτηση που δημιουργεί το οποιοδήποτε αντικείμενο, αυτό καταστρέφεται αυτόματα. Εάν συντρέχουν λόγοι εκκαθάρισης μνήμης ή περιγραφέων αρχείων οφείλουμε να ορίσουμε καταστροφέα για τη συγκεκριμένη κλάση.

Παρακάτω δίνεται ο κώδικας της συνάρτησης foo η οποία δημιουργεί ένα πίνακα από δύο αντικείμενα τύπου Rectangle. Τα αντικείμενα δημιουργούνται στο stack της διεργασίας που εκτελείται και έχουν χρόνο ζωής όσο διαρκεί η εκτέλεση της συνάρτησης foo. Μετά την έξοδο από την foo τα αντικείμενα rect[0] και rect[1] καταστρέφονται.

foo.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include "Rectangle.hpp"
 
void foo(void) {
  Rectangle rect[2] = { {5,6}, {3,4} };
  cout << "rect[0] area: " << rect[0].getArea() << endl;
  cout << "rect[1] area: " << rect[1].getArea() << endl;
}
 
int main() {
  int x=5, y=3;
  foo();
  cout << "x: " << x << ", y: " << y << endl;
}

Ακολουθεί το σχηματικό διάγραμμα του stack της διεργασίας πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την εκτέλεσης της συνάρτησης foo.

Υπάρχουν όμως περιπτώσεις που θέλουμε να ορίσουμε ένα αντικείμενο το οποίο θα παραμείνει και μετά την έξοδο από τη συνάρτηση που το δημιούργησε. Σε αυτές τις περιπτώσεις αρκεί να ορίσουμε ένα δείκτη προς το αντικείμενο και να το αρχικοποιήσουμε με τη βοήθεια του τελεστή new. Μέσω του τελεστή new έχουμε την δυνατότητα να δεσμεύσουμε τον απαραίτητο χώρο στο heap και παράλληλα να καλέσουμε τον κατάλληλο κατασκευαστή του αντικειμένου για την αρχικοποίηση του. Παρακάτω βλέπετε ένα παράδειγμα όπου η συνάρτηση foo επιστρέφει ένα αντικείμενο της κλάσης Rectangle.

foo.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include "Rectangle.hpp"
 
Rectangle* foo(int w, int h) {
  Rectangle *rect_ptr = new Rectangle {w,h};
  return rect_ptr;
}
 
int main() {
  int x=5, y=3;
  Rectangle *rect = foo(x,y);
  cout << "x: " << x << ", y: " << y << endl;
  cout << "area : " << rect->getArea() << endl;
  delete rect;
}

Ακολουθεί το σχηματικό διάγραμμα του stack και του heap της διεργασίας πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την εκτέλεσης της συνάρτησης foo.

Παράδειγμα αρχικοποίησης δεικτών

Παρακάτω δίνεται η κλάση Rectangle και ένα παράδειγμα αρχικοποίησης των τριών δεικτών r1, r2, r3 τύπου Rectangle, οι οποίοι αρχικοποιούνται ως εξής:

ο δείκτης r1 δείχνει στο αντικείμενο rect.
ο δείκτης r2 δείχνει σε ένα αντικείμενο που αρχικοποιείται στο heap.
ο δείκτης r3 δείχνει σε ένα πίνακα από αντικείμενα που αρχικοποιείται επίσης στο heap.
ο δείκτης r4 δείχνει σε ένα δισδιάστατο πίνακα από αντικείμενα που αρχικοποιείται επίσης στο heap. Ο πίνακας έχει δύο γραμμές και μία στήλη.
πριν την ολοκλήρωση του προγράμματος είμαστε υποχρεωμένοι να ελευθερώσουμε τη μνήμη που δεσμεύτηκε στο heap κατά τη δημιουργία των αντικειμένων στα οποία δείχνουν οι δείκτες r2, r3 και r4.

Rectangle.hpp

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
 
class Rectangle {
  private:
    int *width_ptr, *height_ptr;
  public:
    Rectangle();
    Rectangle(int w, int h);
    Rectangle(int s);
    ~Rectangle();
    void setWidth(int w);
    void setHeight(int h);
    int getWidth();
    int getHeight();
    int getArea();
};
 
Rectangle::Rectangle() {
  width_ptr = new (nothrow) int;    
  height_ptr = new (nothrow) int;
  if(width_ptr == NULL || height_ptr == NULL) {
    cerr << "Memory allocation failure!\n";
    exit(-1);
  }
  *width_ptr = *height_ptr = 0;
  cout << "Calling 0 args constructor" << endl;
}
 
Rectangle::Rectangle(int w, int h) : Rectangle() {
  *width_ptr = w;
  *height_ptr = h;
  cout << "Calling 2 args constructor" << endl;
}
 
Rectangle::Rectangle(int s) : Rectangle(s,s) {
  cout << "Calling 1 args constructor" << endl;
}
 
Rectangle::~Rectangle() {
  cout << "Destructing rectangle (w:"<< *width_ptr <<", h:"<<*height_ptr<<")\n";
  delete width_ptr;
  delete height_ptr;
}
 
void Rectangle::setWidth(int w) { *width_ptr = w; }
void Rectangle::setHeight(int h) { *height_ptr = h; }
int Rectangle::getWidth() { return *width_ptr; }
int Rectangle::getHeight() { return *height_ptr; }
int Rectangle::getArea() { return *width_ptr * *height_ptr; }

Παρατηρήστε τον τρόπο με τον οποίο καλείται κατασκευαστής χωρίς ορίσματα από τους άλλους κατασκευαστές. Η κλήση ενός κατασκευαστή από έναν άλλο είναι δυνατή στη C++ με χρήση του ονόματος της κλάσης. Γενικότερα, η κλήση μπορεί να γίνει είτε στο member initialization list, είτε μέσα στο σώμα του κατασκευαστή. Για παράδειγμα

Rectangle::Rectangle(int w, int h) : Rectangle() {
  *width_ptr = w;
  *height_ptr = h;
  cout << "Calling 2 args constructor" << endl;
}

ή ισοδύναμα

Rectangle::Rectangle(int w, int h) {
  Rectangle();
  *width_ptr = w;
  *height_ptr = h;
  cout << "Calling 2 args constructor" << endl;
}

RectangleUsage.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include "Rectangle.hpp"
 
int main() {
  Rectangle rect {1, 2};
  Rectangle *r1, *r2, *r3;
  r1 = &rect;
  r2 = new Rectangle {2};
  r3 = new Rectangle[2] { {3,4}, {5} };
 
  cout << "---------------" << endl;
  Rectangle **r4;
  r4 = new Rectangle*[2];
  r4[0] = new Rectangle {6};
  r4[1] = new Rectangle (2,6);
 
  cout << "---------------" << endl;
  cout << "rect's  getArea: " << rect.getArea() << endl;
  cout << "*r1's   getArea: " << r1->getArea() << endl;
  cout << "*r2's   getArea: " << r2->getArea() << endl;
  cout << "r3[0]'s getArea: " << r3[0].getArea() << endl;
  cout << "r3[1]'s getArea: " << r3[1].getArea() << endl;       
  cout << "r4[0]'s getArea: " << r4[0]->getArea() << endl;
  cout << "r4[1]'s getArea: " << r4[1]->getArea() << endl;
 
  cout << "---------------" << endl;
  delete r2;
  delete[] r3;
 
  cout << "---------------" << endl;
  delete r4[0];
  delete r4[1];
  delete []r4;
  return 0;
}

Μεταγλωττίστε και εκτελέστε τον παραπάνω κώδικα. Το output θα είναι το εξής:

Calling 0 args constructor
Calling 2 args constructor
Calling 0 args constructor
Calling 2 args constructor
Calling 1 args constructor
Calling 0 args constructor
Calling 2 args constructor
Calling 0 args constructor
Calling 2 args constructor
Calling 1 args constructor
---------------
Calling 0 args constructor
Calling 2 args constructor
Calling 1 args constructor
Calling 0 args constructor
Calling 2 args constructor
---------------
rect's  getArea: 2
*r1's   getArea: 2
*r2's   getArea: 4
r3[0]'s getArea: 12
r3[1]'s getArea: 25
r4[0]'s getArea: 36
r4[1]'s getArea: 12
---------------
Destructing rectangle (w:2, h:2)
Destructing rectangle (w:5, h:5)
Destructing rectangle (w:3, h:4)
---------------
Destructing rectangle (w:6, h:6)
Destructing rectangle (w:2, h:6)
Destructing rectangle (w:1, h:2)

Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

Table of Contents

Κύκλος ζωής των αντικειμένων - Δημιουργία και ανάθεση αντικειμένων στο heap

Παράδειγμα αρχικοποίησης δεικτών