C++ Handle(句柄) part1
本文是我学习C＋＋沉思录第6章的笔记
本文主要讲述了Handle类的概念，定义方法以及写时复制技术。
在前文(Surrogate代理类)的讲解中我们了解到了代理的实现方法.
代理类有很多好处,但是麻烦的是每次都得进行复制.如果该类是经常使用并且member很多的话,这样复制的消耗是十分客观的.
因此这里就要介绍另外一种代理类,Handle,也就是句柄类.
为何使用句柄类?
首先就是复制问题.前面有谈到,有些类内部数据很多,采用复制消耗非常大,这种情况下就必须采用句柄类来进行操作.
其次是由于函数的参数和返回值都是采用了复制进行自动传递.虽然c++中引用可以避免,但是很多情况下返回值采用引用并不明智.
对于采用指针的方式,可以解决问题,但是又会引入调用者对于动态管理内存的麻烦.而这往往是很多错误的根源.
何为句柄类呢?
句柄类可以理解为采用了引用计数的代理类.
其多个句柄共享了同一个被代理的类.通过引用计数的方式来减少复制以及内存管理.
其行为类似指针,因此也有智能指针之称,但其实差别很大.后面会有讲述.
句柄类例子:
先有一个简单的类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 };/*}}}*/
接下来我们要定义其的Handle类.
我们的Handle类:
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 };
这里说明我们的Handle和指针的不同之处.
也许有读者会对Handle有疑问,为什么不采用operator->来直接操作point呢?
其实顾虑就是operator->返回的是point的地址.也就是使用者可以轻易的获得point的地址进行操作,这并不是我们想要的.这也就是Handle也pointer不想同的地方.
UPoint是为了采用引用计数定义的数据结构
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 };/*}}}*/
对于Handle类的操作,我们要在Handle类进行复制的时候,累加Handle指向的UPoint的计数值
即复制构造函数以及赋值函数
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 }
而对于析构函数,则是减小引用计数,如果减到0了,就说明没有其他的Handle指向了UPoint,因此我们要删除掉.
1 Handle::~Handle()
2 {
3 if (--up->u == 0)
4 delete up;
5 }
剩下的就是定义Handle对于Point的操作了.即Handle::x(int xv)和Handle::(int yv)了.
这里有2种写法.
一种是像指针一样,对于赋值,就直接修改指向的Point里面的值.这种方法有一个问题,即所以都指向这个Point的Handle类获取的x值都会变化.
代码:
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 }
还有一种是写时复制技术,即每次对于共享的Point进行修改的时候都复制一份新的Point,然后进行修改.
这种技术在Handle中大量采用.在stl中,string也采用了同样的方法.
其额外开销很小,而效率也不差.
代码:
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类的第一部分就讲完了.
之后会有第二部分的讲解.解决了多出了一个UPoint的麻烦.
