C++ Tips

virtualやポインタを使わず、サブクラスの生オブジェクトをコンテナに入れるためのクラス †

   // BaseClassのサブクラスをコンテナにいれるためのクラス
   // このクラスを使うことで、ポインタを使わず動的ポリモーフィズムを実現する
   template <typename BaseClass, size_t MaxSize>
   struct DynamicPolymorphism : BaseClass {
       uint8_t body[MaxSize - sizeof(BaseClass)];
       DynamicPolymorphism() : BaseClass() {}
       DynamicPolymorphism(const DynamicPolymorphism& m) : BaseClass(m) {
           memcpy(body, m.body, sizeof(body));
       }
       template <typename SubClass>
       DynamicPolymorphism(const SubClass& m) : BaseClass(m) {
           SubClass& self = reinterpret_cast<SubClass&>(*this);
           self = m;
       }
       template <typename SubClass>
       void operator = (const SubClass& m) {
           SubClass& self = reinterpret_cast<SubClass&>(*this);
           self = m;
       }
       template <typename SubClass>
       operator SubClass& () { return reinterpret_cast<SubClass&>(*this); }
   };

※これでunionから開放されます

↑

operator new の効力範囲 †

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void* operator new (size_t sz) throw() {
	printf("global operator new\n");
	return 0;
} 
 
int main(int ac, char* av[]) {
	struct newtest {
		static void* operator new (size_t sz) throw() {
			printf("newtest operator new\n");
			return 0;
		}
		void dotest() {
			char* a = new char;
			printf("a = %p\n", a);	
		}
	};
	newtest t;
	t.dotest();
	newtest* t2 = new newtest;
};

実行結果

global operator new
a = (nil)
newtest operator new
↑

参照型のメンバをもつクラスのコンテナとソート †

↑

参照型のインスタンスをもつクラスは、通常だとvector等のコンテナに格納できない。 †

 // 参照型のインスタスをもつクラス
 struct Hoge {
   int& instance_;
   Hoge(int& i) : instance_(i) {}
   Hoge(const Hoge& h) : instance_(h.instance_) {}
   bool operator < (const Hoge& h) const { return instance_ < h.instance_; }
 };

std::vectorに入れてみる

 std::vector<Hoge> vectorhoge;
 int h1 = 1;
 vectorhoge.push_back(h); // コンパイルエラー

operator =がないとvector::push_backはできない

listならOK

 std::list<Hoge> listhoge;
 int h1 = 1;
 listhoge.push_back(h); // OK
↑

vectorに格納可能なリファレンスをもつクラスの定義 †

↑

禁断の技その１ †

Hoge operator = (const Hoge& h) {
   memcpy(this, &h, sizeof(Hoge));
   return *this;
}
  1. thisのデストラクタが呼ばれないで破棄される
  2. オブジェクトのバイナリーコピーは非常に危険なのでダメ
↑

禁断の技その２ †

Hoge operator = (const Hoge& h) {
  this->~Hoge();
  new (this) Hoge(h);
  return *this;
}
  1. いちおう、言語的には安全。
  2. ハーブ・サッターさんは絶対に使うなと警告している方法
  3. コピーコンストラクタとデストラクタで例外を投げないことが前提。例外が発生すると破綻する。
  4. スレッドセーフでもない。シングルスレッド限定。
  5. 自己代入の処理も必要
  6. 欠点は多いけど、これでvectorに対する要素の追加やsortが可能になる
↑

コードの例 †

#include <cstdio> 
#include <list>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <iostream>
 
// 参照を持つクラスのswap
namespace {

 struct Hoge {
    int& instance_;
    Hoge(int& i) : instance_(i)
    {}
    Hoge(const Hoge& h) : instance_(h.instance_) {}

    // コピーコンストラクタとnewの第二構文を使った初期化を使って実現する。
    // 例外安全ではない。デストラクタ・コピーコンストラクタが例外を投げない
    // スレッドセーフではない。スレッドセーフにするには排他処理が必要。
    Hoge& operator = (const Hoge& h) {
      if (this != &h) { // 自己代入でない
        this->~Hoge();       // thisを破棄 デストラクタは例外を投げない
        // ここで他のスレッドがthisを参照すると破綻する。シングルスレッド限定!
        try {
          new(this) Hoge(h);
        }
        catch (...) {
          assert(false); // 例外が投げられたら停止
        }
      }
      return *this;
    }

    // リファレンスタイプのインスタンスは通常の方法ではswapできないので、
    // コピーコンストラクタとnewの第二構文を使った代入の＝を使って実現する。
    // 例外安全ではない。コピーコンストラクタが例外を投げないことが前提
    void swap(Hoge& h) {
      Hoge tmp(h);         // hをコピー
      h = *this;
      *this = tmp;
    }

    bool operator < (const Hoge& h) const { return instance_ < h.instance_; }

  };

  // output用
  void print(const Hoge& h) { printf("%d\n", h.instance_); }

}

        
int main(int argc, char* argv[])
{
  int i1 = 1;
  int i2 = 2;
  int i3 = 3;
  Hoge h1(i1), h2(i2), h3(i3);
  std::vector<Hoge> vectorhoge;  
  vectorhoge.push_back(h3); // operator =がないとvector::push_backはでき ない 
  vectorhoge.push_back(h2);
  vectorhoge.push_back(h1);
  std::back_inserter(vectorhoge) = h1;
  std::sort(vectorhoge.begin(), vectorhoge.end()); // operator =がないと vector::sortはできない
  std::cout << "vector sort" << std::endl;
  std::for_each(vectorhoge.begin(), vectorhoge.end(), print);

  std::list<Hoge> listhoge;
  listhoge.push_back(h3);
  listhoge.push_back(h2);
  listhoge.push_back(h1);
  std::back_inserter(listhoge) = h1;
  listhoge.sort();
  std::cout << "list sort" << std::endl;
  std::for_each(listhoge.begin(), listhoge.end(), print);

  return 0;
}
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