Muistityypit ja niiden elinajat¶

Sidonta voi tarkoittaa muuttujan liittämistä tiettyyn muistipaikkaan. Sidonnan alussa muistitila varataan muuttujalle, ja kun sidonta on valmis, muistitilaa vapautetaan. Jaksoa, jonka aikana muuttuja on sidottu tiettyyn muistipaikkaan, kutsutaan muuttujan elinkaareksi. C++:ssa ohjelmoija voi määritellä muuttujia, joilla on eri elinikä, mukaan lukien:

Staattiset muuttujat

static int globalVariable = 10; // Staattinen globaali muuttuja
void foo() {
      static int staticLocalVariable = 5; // Staattinen paikallinen muuttuja
}

C++:ssa staattinen muuttuja sidotaan muistipaikkaansa ennen ohjelman suorittamista, ja sama sidos säilyy koko suorituksen ajan. Yleiset muuttujat ja muuttujat, jotka on lisätty C++:n “static” avainsanalla, ovat esimerkkejä staattisista muuttujista. Aiemmissa C++:n versioissa kaikkia muuttujia pidettiin staattisina.

Pinodynaamiset muuttujat funktion sisällä

void bar() {
   int pinoMuuttuja = 7; // Pinodynaaminen paikallinen muuttuja
}

pinoMuuttuja ei ole enää olemassa bar()-funktiokutsun jälkeen.

Eksplisiittiset keon dynaamiset muuttujat

int* dynaaminenMuuttuja = new int(42); // Eksplisiittinen keon dynaaminen muuttuja
delete dynaaminenMuuttuja; // Nimenomainen purku ennen ohjelman päättymistä

Nimenomainen kekodynaamisen muistinvaraus new:llä tai mallocilla.

void bar() {
   int* dynaaminenMuuttuja = new int(42); // Eksplisiittinen keon dynaaminen muuttuja
}

Eksplisiittinen poistaminen tai kekomuistin poistaminen ei johda muistivuotoon, kunhan poistoja tehdään yhtä monta kertaa kuin varauksia, ja samassa laajuudessa, missä alkuperäinen varaus tehtiin.

Epäsuorat kekodynaamiset muuttujat

Näitä ei tueta suoraan C++:ssa, kuten joissakin komentosarjakielissä, kuten JavaScript ja Python. Implisiittisten keon dynaamisten muuttujien sidontamuisti tapahtuu ajon aikana, kun arvo on määritetty. JavaScriptissä voit kirjoittaa:

let myVariable = 2;

jossa ‘myVariable’ on numerotyyppiä. Myöhemmin muuttuja voidaan määrittää uudelleen toiseen tyyppiin:

myVariable = "heippa";

Nyt muuttujan tyypistä tulee merkkijono. JavaScriptissä muuttujat tallennetaan tyypillisesti kekoon kielen dynaamisen luonteen vuoksi, vaikka ne olisivatkin funktion näkyvyysalueella.

extern muuttujat

C++ tukee myös ulkoisia viittauksia (esim. “extern”-avainsana) ja tiedostoissa olevia pysyviä tietoelementtejä, jotka säilyvät ohjelman suorituksen päätyttyäkin. Näin ollen muuttujan elinikä voi olla pidempi kuin ohjelman ajonaika.

Muistinhallinnan parhaat käytännöt¶

1. Vältä iteraattorin mitätöitymistä erityisesti STL-säiliöitä muokattaessa (lisäys/poisto).

2. Käytä älykkäitä osoittimia:

   • “std::unique_ptr” ja “std::shared_ptr”, jotka hallitsevat muistivarauksia automaattisesti

#include <memory>
std::unique_ptr<int> make_uniquePtr = std::make_unique<int>(42);

3. suosi STL:n tietorakenteita kuten “std::vector”, “std::map” ja algoritmeja itsetehtyjen sijaan.

4. Vältä kekomuistin varaaminen kokonaan, jos mahdollista:

   • minimoi “new”, “delete”, “malloc” ja “free” käyttö.
   • Muista poistaa ja antaa selkeät ohjeet resurssien vapauttamiseksi

5. Profiloi ja testaa:

   • Käytä Valgrindia!

Valgrindin virheilmoitukset¶

Joissakin virheilmoituksissa esiintyy numeroita 1, 4, 8. Luvut tarkoittavat tyypin tarvitseman muistialueen kokoa tavuina. Merkkityypille (char) riittää yksi tavu, kokonaisluku (int) tarvitsee neljä tavua ja osoittimet kahdeksan.

Valgrind kertoo sarakkeessa Location tiedoston ja rivinumeron. Kyseinen kohta on se, missä virhe ilmenee tai missä se havaitaan. Korjattava koodikohta voi olla jossakin muualla (jossakin kohdassa, joka suoritettiin ennen virheen havaitsemiskohtaa).

Seuraavaksi käydään läpi joitakin yleisimpiä virheilmoituksia. Oletetaan, että meillä on tehtävälistaesimerkin tyylinen ohjelma (wk08/valgrind/task_list_v2/), jossa on tietue List_item.

List_item* new_item;

List_item* new_item = nullptr;

List_item* new_item = nullptr;
new_item->task = ...;

delete item_to_be_removed;
...
cout << item_to_be_removed->task << endl;

delete item_to_be_removed;
...
delete item_to_be_removed;

delete item_to_be_removed;
item_to_be_removed = nullptr;
...
delete item_to_be_removed;