C++,Visual C++,Теорія

C++. Покажчики. Частина 6. Складені native та managed типи даних. Керовані покажчики (^) в середовищі CLR. Виділення пам’яті. Кваліфікатори ref та value. Керовані покажчики (^) на структури, класи




Покажчики. Частина 6. Складені native та managed типи даних. Керовані покажчики (^) в середовищі CLR. Виділення пам’яті. Кваліфікатори ref та value. Керовані покажчики (^) на структури, класи

Зміст

Пошук на інших ресурсах:

1. Які особливості організації роботи складених типів даних в середовищі CLR (Common Language Runtime)?

У мові C++ (Visual C++) існує два види складених типів даних:

  • native-типи даних. Покажчики на такі типи даних позначаються символом *.
  • типи даних для роботи в середовищі CLR (Common Language Runtime). Такі типи ще називаються managed-типами даних або керованими типами даних. Такі типи даних розміщуються в пам’яті, яка виділяється середовищем CLR. Об’єкти цих типів даних повинні розміщуватись в динамічній пам’яті, яка керується середовищем CLR. Покажчики на таку пам’ять позначаються символом ^.

⇑

2. Які особливості використання складених native типів даних?

До складених native-типів даних відносяться:

  • native-структури;
  • native-класи.

Для доступу до таких типів даних використовується некерований покажчик * (unmanaged pointer).

Більш детально робота некерованих покажчиків описується в темах:

⇑

3. Які особливості використання керованих (managed) складених типів даних?

До керованих складених типів даних (managed) відносяться:

  • managed-структури;
  • managed-класи.

Такі структури і класи призначені для роботи в середовищі CLR. Вони розміщуються в пам’яті, яка виділяється і керується середовищем CLR. Якщо програміст створює проект типу “CLR Console Application” або “Windows Forms Application“, то цей проект задовольняє вимогам середовища CLR.

Об’єкти, що керуються CLR середовищем, попадають в динамічну пам’ять. При описі покажчика на managed-структуру або managed-клас використовується символ ^. Пам’ять для такого покажчика виділяється утилітою gcnew.

⇑

4. Які кваліфікатори використовуються для оголошення структур і класів в середовищі CLR?

В середовищі CLR структури і класи можуть мати два кваліфікатори:

  • кваліфікатор ref – означає, що структура або клас є посилального типу;
  • кваліфікатор value – означає, що структура або клас є типом значення.

В середовищі CLR можна також оголошувати структуру або клас без кваліфікатора. Робота з такими структурами використовується для сумісності з покажчиками на структури старіших версій C/C++.




⇑

5. Яка відмінність між кваліфікаторами ref і value при оголошенні структур або класів? Приклади доступу до ref-структур та value-структур за покажчиком

Відмінність між кваліфікаторами ref і value полягає у способі виділення пам’яті для покажчика на структуру або клас.

З модифікатором ref структура або клас розміщується в керованій (managed) кучі і не може бути розміщена в native-кучі.

З модифікатором value структура або клас може бути розміщена і в керованій (managed) кучі і в native-кучі.

Нижченаведені приклади демонструють відмінність між структурами, що описані з кваліфікаторами ref та value. Те саме відноситься і до класів.

Нехай потрібно використати структуру, яка описує піксель на екрані монітора.

Приклад 1. Оголошення структури з кваліфікатором ref.

// структура оголошена з кваліфікатором ref
ref struct MyPoint_ref
{
    int x;
    int y;
    int color;
};

Тоді, використання структури з іншого програмного коду може бути таким:

// Кваліфікатор ref
// 1. Оголошення покажчика на структуру з кваліфікатором ref
MyPoint_ref ^ pr;
// 2. Виділення пам'яті для покажчика
//    Пам'ять виділяється в керованій (managed) "кучі"
pr = gcnew MyPoint_ref;

// 3. Заповнення полів структури
pr->x = 28;
pr->y = 35;
pr->color = 2;

// Помилка!
// MyPoint_ref * p; - неможна описати некерований покажчик на ref-структуру

Приклад 2. Оголошення структури з кваліфікатором value.

// структура оголошена з кваліфікатором value
value struct MyPoint_value
{
    int x;
    int y;
    int color;
};

Використання структури

// Кваліфікатор value
// 1. Оголошення покажчиків на структуру з кваліфікатором value
MyPoint_value ^ p1; // managed-покажчик
MyPoint_value * p2; // native-покажчик - також працює

// 2. Виділення пам'яті для покажчиків
p1 = gcnew MyPoint_value;
p2 = new MyPoint_value;

// 3. Демонстрація роботи з полями структур через покажчики
p1->x = 33;
p1->y = 200;
p1->color = 3;

p2->x = 10;
p2->y = p1->y;
p2->color = p1->color;

⇑

6. Який доступ за замовчуванням мають поля та члени даних структури і класу?

При оголошенні структури, її поля (члени даних) та методи мають специфікатор доступу public.

При оголошенні класу, його члени даних та методи мають специфікатор доступу private.

⇑

7. Приклад оголошення та використання структури з кваліфікатором ref.

Нехай задана структура, яка оголошена в модулі “MyRefStruct.h”. Структура описує координати точки на площині. Структура оголошена з кваліфікатором ref.

ref struct MyPointRef
{
    int x;
    int y;
};

Приклад використання структури в програмі з допомогою керованого (managed) покажчика.

// оголошення структури з кваліфікатором ref
MyPointRef ^mp; // покажчик на структуру
mp = gcnew MyPointRef; // виділення пам’яті для структури

// доступ до полів структури
mp->x = 25;
mp->y = 30;

⇑

8. Яким чином описуються managed-масиви в середовищі CLR? Призначення ключового слова array

В C++ native-масиви оголошуються звичним для мови способом. Більш детально про масиви в C++ описується в наступних статтях:

Щоб описати managed-масив використовується ключове слово array.

⇑

9. Приклад оголошення та використання масиву managed-структур, які оголошені з кваліфікатором ref, з допомогою керованого покажчика (^)

Нехай в модулі “MyRefStruct.h” оголошено структуру MyPointRef, яка описує точку на координатній площині

ref struct MyPointRef
{
    int x;
    int y;
};

Тоді, робота з масивом з 10 managed-структур типу MyPointRef продемонстрована нижче. Спочатку потрібно підключити файл структури:

// підключити файл структури
#include "MyRefStruct.h"

Виділення пам’яті для масиву та заповнення полів значеннями структури з іншого програмного коду (наприклад, обробника події кліку на кнопці):

// масив m покажчиків на структуру,
// описану як managed з ключовим словом ref
array <MyPointRef^> ^m;

// виділення пам'яті для 10 покажчиків
m = gcnew array <MyPointRef^>(10);

// створення 10 об'єктів типу "структура MyPointRef"
for (int i=0; i<10; i++)
    m[i] = gcnew MyPointRef; // виділення пам'яті для i-ї структури

// заповнення полів x, y масиву структур
for (int i=0; i<10; i++)
{
    m[i]->x = i*5;
    m[i]->y = i*i;
}

Якщо оголосити структуру MyPointRef з кваліфікатором value, то даний приклад також буде працювати.

⇑

10. Приклад оголошення та використання managed-масиву на базові типи (int, double) з допомогою керованого (^) покажчика

У наведеному нижче прикладі оголошується масив з 20 цілих чисел типу int. Для цього використовується керований покажчик (^).

Виділення пам’яті для масиву відбувається в 2 етапи:

  1. Виділення пам’яті для 20 покажчиків на тип int.
  2. Виділення пам’яті для кожного елементу типу int, на які мають вказувати покажчики.

Для оголошення масиву використовується ключове слово array.

// managed-масив на базові типи
array <int ^> ^pi; // pi - покажчик на масив типів int
pi = gcnew array <int ^>(20); // виділення пам'яті для масиву з 20 покажчиків

// виділення пам'яті для кожного елементу масиву
for (int i=0; i<20; i++)
    pi[i] = gcnew int;  // виділення пам'яті для i-го елементу масиву

// використання масиву - заповнення значеннями
for (int i=0; i<20; i++)
    pi[i] = i*5;

int d;
d = (int)pi[2]; // d = 10

⇑

11. Приклад оголошення та використання массиву покажчиків (^) на клас, що оголошені як managed з використанням класифікатора ref та ключового слова array

У прикладі оголошено клас з іменем MyClassRef, що описує координати точки на площині. Клас оголошено як managed (має кваліфікатор ref). Клас містить:

  • внутрішні приховані (private) члени даних x, y;
  • конструктор класу MyClassRef();
  • методи GetX() та GetY(), що повертають значення членів даних x, y;
  • метод SetXY(), що встановлює нові значення членів даних x, y.

Клас описаний у двох модулях (файлах):

  • модуль “MyClassRef.h” – містить оголошення членів даних класу та його методів;
  • модуль “MyClassRef.cpp” – містить реалізацію методів класу.

Текст модуля “MyClassRef.h”:

#pragma once

// клас оголошено як managed
ref class MyClassRef
{
    // члени даних класу
    int x; // координата x
    int y; // координата y
    public:

    // методи класу
    MyClassRef(void);
    int GetX(void);
    int GetY(void);
    void SetXY(int nx, int ny);
};

Текст модуля “MyClassRef.cpp”:

#include "StdAfx.h"
#include "MyClassRef.h"

// конструктор класу
MyClassRef::MyClassRef(void)
{
    x = y = 0;
}

// методи класу
int MyClassRef::GetX(void)
{
    return x;
}

int MyClassRef::GetY(void)
{
    return y;
}

void MyClassRef::SetXY(int nx, int ny)
{
    x = nx;
    y = ny;
    return;
}

Щоб з іншого програмного коду використовувати методи класу треба попередньо підключити модуль “MyClassRef.h”:

#include "MyClassRef.h"

Після цього можна використовувати методи класу. Нижче продемонстровано оголошення та використання масиву керованих (managed) покажчиків (^) на клас з іншого програмного коду:

// масив mp managed-покажчиків на клас MyClassRef
// одразу виділяється пам'ять для 10 покажчиків
array <MyClassRef ^> ^mp = gcnew array <MyClassRef ^>(10);

// виділення пам'яті для кожного класу, на який вказує покажчик
for (int i=0; i<10; i++)
    mp[i] = gcnew MyClassRef;

// використання методів класу з допомогою масиву покажчиків
mp[1]->SetXY(5, 6);
mp[5]->SetXY(10, -200);

int d;
d = mp[1]->GetX(); // d = 5
d = mp[0]->GetY(); // d = 0
d = mp[5]->GetY(); // d = -200

⇑

Зв’язані теми

⇑