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c++写时拷贝1

發(fā)布時間：2023/11/30 c/c++ 40 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 c++写时拷贝1 小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

http://blog.csdn.net/SuLiJuan66/article/details/48882303

Copy On Write

Copy On Write(寫時復制)使用了“引用計數(shù)”（reference counting），會有一個變量用于保存引用的數(shù)量。當?shù)谝粋€類構(gòu)造時，string的構(gòu)造函數(shù)會根據(jù)傳入的參數(shù)從堆上分配內(nèi)存，當有其它類需要這塊內(nèi)存時，這個計數(shù)為自動累加，當有類析構(gòu)時，這個計數(shù)會減一，直到最后一個類析構(gòu)時，此時的引用計數(shù)為1或是0。此時，程序才會真正的Free這塊從堆上分配的內(nèi)存。

寫時復制（Copy-On-Write）技術(shù)，就是編程界“懶惰行為”——拖延戰(zhàn)術(shù)的產(chǎn)物。舉個例子，比如我們有個程序要寫文件，不斷地根據(jù)網(wǎng)絡傳來的數(shù)據(jù)寫，如果每一次fwrite或是fprintf都要進行一個磁盤的I/O操作的話，都簡直就是性能上巨大的損失，因此通常的做法是，每次寫文件操作都寫在特定大小的一塊內(nèi)存中（磁盤緩存），只有當我們關閉文件時，才寫到磁盤上?（這就是為什么如果文件不關閉，所寫的東西會丟失的原因）。

class String { public:String(char* ptr = "") //構(gòu)造函數(shù):_ptr(new char[strlen(ptr)+1]){strcpy(_ptr, ptr);}String(const String& s):_ptr(new char[strlen(s._ptr)+1])//另外開辟空間{strcpy(_ptr, s._ptr);}~String(){if (_ptr){delete[] _ptr;}} private:char* _ptr; };

void Test() {String s1 = "hello world";int begin = GetTickCount();//記錄此時毫秒數(shù)for (int i = 0; i < 10000; ++i){String s2 = s1;}int end = GetTickCount();//記錄此時毫秒數(shù)cout << "cost time:" << end - begin << endl; }

GetTickCount : 在Release版本中，該函數(shù)從0開始計時，返回自設備啟動后的毫秒數(shù)（不含系統(tǒng)暫停時間）。在頭文件windows.h中。
在上面for循環(huán)中，語句“String s2 = s1;”不斷調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)為s2開辟空間，執(zhí)行完語句“String s2 = s1;”后，不斷調(diào)用析構(gòu)函數(shù)對s2進行釋放，導致低效率，Test執(zhí)行結(jié)果如下圖：

寫時拷貝~~寫時拷貝~自然是我們自己想寫的時候再進行拷貝（復制），下面引入幾種方案如下：（試著判斷哪一種方案可行）

這里又引入另外一個概念“引用計數(shù)”：string的構(gòu)造函數(shù)會根據(jù)傳入的參數(shù)從堆上分配內(nèi)存，當有其它類需要這塊內(nèi)存時（即其它對象也指向這塊內(nèi)存），這個計數(shù)為自動累加，上面方案中的_retCount就是用來計數(shù)的。

簡單地介紹一下上面三個方案。方案一和方案二是不可行的，方案一中的_retCount是屬于每個對象內(nèi)部的成員，當有多個對象同時指向同一塊空間時，_retCount無法記錄多個對象；方案二中的_retCount是靜態(tài)成員變量，是所有對象所共有，似乎可以記錄，舉個例子：對象s1、s2指向A空間，_retCount為2，對象s3、s4指向B空間，此時_retCount變?yōu)?，但是當想釋放B空間時，應當在析構(gòu)函數(shù)中_retCount減到0時釋放，但是當_retCount減到0時，卻發(fā)現(xiàn)釋放的是A空間，而B空間發(fā)生了內(nèi)存泄露。也就是靜態(tài)成員變量_retCount只能記錄一塊空間的對象個數(shù)。

-?下面通過代碼介紹方案三：

class String { public:String(char* ptr = "") //構(gòu)造函數(shù):_ptr(new char[strlen(ptr)+1]), _retCount(new int(1))//每個對象對應一個整型空間存放{ //指向這塊空間的對象個數(shù)strcpy(_ptr, ptr);}String(const String& s) //拷貝構(gòu)造函數(shù):_ptr(s._ptr), _retCount(s._retCount){_retCount[0]++;}String& operator= (const String& s) //賦值運算符重載{if (this != &s){if (--_retCount[0] == 0){//舊的引用計數(shù)減1，如果是最后一個引用對象，則釋放對象delete[] _ptr;delete[] _retCount;}_ptr = s._ptr;//改變this的指向，并增加引用計數(shù)_retCount = s._retCount;++_retCount[0];}return *this;}~String(){if (--_retCount[0] == 0){delete[] _ptr;delete[] _retCount;}} private:char* _ptr;int* _retCount; };

同樣執(zhí)行Test函數(shù)，測試結(jié)果如下圖：

下面進一步優(yōu)化方案三來介紹寫時拷貝（寫時復制）

方案三：是每個對象對應一個整型空間（即_refCount）存放指向這塊空間的對象個數(shù)

再優(yōu)化：不引用_refCount，但每次給_ptr開辟空間的時候，多開辟四個字節(jié)，用來記錄指向此空間的對象個數(shù)，規(guī)定用開頭那四個字節(jié)來計數(shù)。

class String { public:String(char* ptr = ""):_ptr(new char[strlen(ptr)+5]){_ptr += 4;strcpy(_ptr,ptr);_GetRefCount(_ptr) = 1;//每構(gòu)造一個對象，頭四個字節(jié)存放計數(shù)}String(const String& s):_ptr(s._ptr){_GetRefCount(_ptr)++; //每增加一個對象，引用計數(shù)加1}String& operator= (const String& s){if (this != &s){Release(_ptr);_ptr = s._ptr;_GetRefCount(_ptr)++;}return *this;}char& operator [](size_t index){if (_GetRefCount(_ptr) > 1){--_GetRefCount(_ptr);//舊引用計數(shù)減1char* str = new char[strlen(_ptr) + 1];//另外開辟一個空間str += 4;strcpy(str, _ptr);_GetRefCount(str) = 1;_ptr = str;}}~String(){Release(_ptr);}inline void Release(char* ptr){if (--_GetRefCount(ptr) == 0){delete[](ptr - 4);}}inline int& _GetRefCount(char* ptr){return *(int*)(ptr - 4);//訪問頭四個字節(jié)} private:char* _ptr; };

程序執(zhí)行過程，看下圖說話

對下列函數(shù)進行解析：

char& operator [](size_t index){if (_GetRefCount(_ptr) > 1){--_GetRefCount(_ptr);//舊引用計數(shù)減1char* str = new char[strlen(_ptr) + 1];//另外開辟一個空間str += 4;strcpy(str, _ptr);_GetRefCount(str) = 1;_ptr = str;}}

當在主函數(shù)中執(zhí)行語句：s1[0] = ‘w’;時，想要改變s1對象中_ptr[0]的值；但是當我們改變s1中_ptr[0]的值時，不希望把s2、s3中_ptr[0]的值也改變了。由于s1、s2、s3目前指向同一塊空間，改變其中一個，另外兩個肯定也跟著改變了，所以提供了另外一種方法：把對象s1分離出來，舊引用計數(shù)減1，另外給s1開辟一段跟原來一樣的空間，存放一樣的內(nèi)容，這時候即使改變了s1的內(nèi)容，也不影響s2、s3的對容。

一樣看下圖說話：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c++写时拷贝1的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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