C++ Handle(句柄) part1

筱肆 2014-03-14

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C++ Handle(句柄) part1

本文是我學(xué)習(xí)C＋＋沉思錄第6章的筆記

本文主要講述了Handle類的概念，定義方法以及寫時(shí)復(fù)制技術(shù)。

在前文(Surrogate代理類)的講解中我們了解到了代理的實(shí)現(xiàn)方法.

代理類有很多好處,但是麻煩的是每次都得進(jìn)行復(fù)制.如果該類是經(jīng)常使用并且member很多的話,這樣復(fù)制的消耗是十分客觀的.

因此這里就要介紹另外一種代理類,Handle,也就是句柄類.

為何使用句柄類?

首先就是復(fù)制問題.前面有談到,有些類內(nèi)部數(shù)據(jù)很多,采用復(fù)制消耗非常大,這種情況下就必須采用句柄類來進(jìn)行操作.

其次是由于函數(shù)的參數(shù)和返回值都是采用了復(fù)制進(jìn)行自動(dòng)傳遞.雖然c++中引用可以避免,但是很多情況下返回值采用引用并不明智.

對(duì)于采用指針的方式,可以解決問題,但是又會(huì)引入調(diào)用者對(duì)于動(dòng)態(tài)管理內(nèi)存的麻煩.而這往往是很多錯(cuò)誤的根源.

何為句柄類呢?

句柄類可以理解為采用了引用計(jì)數(shù)的代理類.

其多個(gè)句柄共享了同一個(gè)被代理的類.通過引用計(jì)數(shù)的方式來減少復(fù)制以及內(nèi)存管理.

其行為類似指針,因此也有智能指針之稱,但其實(shí)差別很大.后面會(huì)有講述.

句柄類例子:

先有一個(gè)簡(jiǎn)單的類Point

 1 class Point
 2 {/*{{{*/
 3 public:
 4     Point():_x(0),_y(0){}
 5     Point(int x,int y):_x(x),_y(y){}
 6     int x()const {return _x;}
 7     void x(int xv) { _x = xv;}
 8     int y()const { return _y;}
 9     void y(int yv) { _y = yv;}
10 private:
11     int _x;
12     int _y;
13 };/*}}}*/

接下來我們要定義其的Handle類.

我們的Handle類:

 1 class Handle
 2 {
 3 public:
 4     Handle():up(new UPoint){}
 5     Handle(int x,int y):up(new UPoint(x,y)){}
 6     Handle(const Point&p):up(new UPoint(p)){}
 7     Handle(const Handle &h);
 8     ~Handle();
 9     Handle& operator=(const Handle &h);
10     int x() const{ return up->p.x(); }
11     int y() const{ return up->p.y(); }
12     Handle& x(int);
13     Handle& y(int);
14 
15     
16 private:
17     UPoint *up;
18     void allocup();
19 };

這里說明我們的Handle和指針的不同之處.

也許有讀者會(huì)對(duì)Handle有疑問,為什么不采用operator->來直接操作point呢?

其實(shí)顧慮就是operator->返回的是point的地址.也就是使用者可以輕易的獲得point的地址進(jìn)行操作,這并不是我們想要的.這也就是Handle也pointer不想同的地方.

UPoint是為了采用引用計(jì)數(shù)定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

 1 //all member is private..only assess by Handle
 2 class UPoint
 3 {/*{{{*/
 4   friend class Handle;
 5   
 6   Point p;
 7   int u;//count
 8 
 9   UPoint():u(0){}
10   UPoint(const Point&pv):p(pv){}
11   UPoint(int x,int y):p(x,y),u(1){}
12   UPoint(const UPoint &up):p(up.p),u(1){}
13 };/*}}}*/

對(duì)于Handle類的操作,我們要在Handle類進(jìn)行復(fù)制的時(shí)候,累加Handle指向的UPoint的計(jì)數(shù)值

即復(fù)制構(gòu)造函數(shù)以及賦值函數(shù)

 1 Handle::Handle(const Handle &h)
 2     :up(h.up)
 3 {
 4   ++up->u;
 5 }
 6 
 7 Handle& Handle::operator=(const Handle &h)
 8 {
 9    ++h.up->u;
10   if (--up->u == 0)
11       delete up;
12   up = h.up;
13   return *this;
14 }

而對(duì)于析構(gòu)函數(shù),則是減小引用計(jì)數(shù),如果減到0了,就說明沒有其他的Handle指向了UPoint,因此我們要?jiǎng)h除掉.

1 Handle::~Handle()
2 {
3    if (--up->u == 0)
4      delete up;
5 }

剩下的就是定義Handle對(duì)于Point的操作了.即Handle::x(int xv)和Handle::(int yv)了.

這里有2種寫法.

一種是像指針一樣,對(duì)于賦值,就直接修改指向的Point里面的值.這種方法有一個(gè)問題,即所以都指向這個(gè)Point的Handle類獲取的x值都會(huì)變化.

代碼:

 1 //point like
 2 Handle& Handle::x(int xv)
 3 {
 4   up->p.x(xv);
 5   return *this;
 6 }
 7 //point like
 8 Handle& Handle::y(int yv)
 9 {
10   up->p.y(yv);
11   return *this;
12 }

還有一種是寫時(shí)復(fù)制技術(shù),即每次對(duì)于共享的Point進(jìn)行修改的時(shí)候都復(fù)制一份新的Point,然后進(jìn)行修改.

這種技術(shù)在Handle中大量采用.在stl中,string也采用了同樣的方法.

其額外開銷很小,而效率也不差.

代碼:

 1 void Handle::allocup()
 2 {
 3    if (up->u != 1)
 4    {
 5     --up->u;
 6     up = new UPoint(up->p);
 7    }
 8 }
 9 
10 Handle& Handle::x(int xv)
11 {
12    allocup();
13    up->p.x(xv);
14    return *this;
15 }
16 
17 Handle& Handle::y(int yv)
18 {
19    allocup();
20    up->p.y(yv);
21    return *this;
22 }

至此,Handle類的第一部分就講完了.

之后會(huì)有第二部分的講解.解決了多出了一個(gè)UPoint的麻煩.

分類: c++

標(biāo)簽: c++, Handle, 句柄類

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