a22_memman05 のバックアップ(No.3) - essen-wiki

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メモリ管理#5

(by K, 2022.03.10)

(1)

C言語はC++言語とは異なり、クラスに対して強制的にコンストラクタやデストラクタが呼び出されるような仕組みがありません。だからプログラム内で明示的に呼び出す必要があります。・・・これにより、呼び出しタイミングの工夫などをする余地が生まれるものの、ほとんどの場合は単に面倒なだけです。これを改善しようと思いました。

いや、それならそもそもCなんか使わずにC++を使えばいいじゃんって思うかもしれませんが、C++で適当にクラスを使うとなんか専用のランタイムライブラリが追加されるのか、サイズが15KBくらい大きくなってしまいます。私は実行ファイルサイズが小さいプログラムを作るのがすごく好きなので、このよくわからない15KB程度の増加は受け入れられません。それでCだけでプログラムを書きたいと考えます。

(2)

私がCでクラスっぽいことをやりたいときは、structで構造体を作って、それでその構造体名で始まる関数をいくつか作ります（ここではその構造体名を仮にClassNameとします）。この関数群はメンバ関数の代用です。ClassName_init()はコンストラクタで、ClassName_deinit()はデストラクタです。
Cでクラス処理の真似をすると、最初に面倒に感じるのは、デストラクタの呼び出しです。プログラムを書いていると、いつの間にか呼び出すのを忘れてしまうのです。いや、一つか二つくらいだったら間違えないのですが、5個とか10個とかになってくると、抜けが出てくることがあります。・・・しかも、仮にデストラクタを呼び忘れてもたいていはメモリリークを起こす程度で、なかなか発見できません。

そこで私は、デストラクタを直接呼び出さなくてもいい仕組みを作りました。

ABegin(c1);
Test a[1], b[1], c[1];
Test_init(a, c1); // こうすることで、AClean_out(c1)したときにdeinit()が呼ばれるようになる.
Test_init(b, c1);
Test_init(c, c1);
Test_say(a, "hello");
...
AClean_out(c1); // これでa,b,cはdeinit()される(c,b,aの順に).

mallocしたのにfreeし忘れるというバグも時々あります。だからfreeもAClean_out()に任せられるようにしてあります。

ABegin(c1);
Test a[1], b[1], c[1];
Test_init(a, c1); // こうすることで、AClean_out(c1)したときにdeinit()が呼ばれるようになる.
Test_init(b, c1);
Test_init(c, c1);
char *d = aMalloc(1234, c1);
Test_say(a, "hello");
...
AClean_out(c1); // ここでfree(d)もしてくれる.

これならAClean_outだけを忘れないようにすればいいことになります。それなら忘れずにやるのはずっと楽です。

このclean-out方式は、コードサイズ削減の観点でもメリットがあります。なぜならデストラクタを呼び出すコードがいらなくなっているからです。もしclean-outの仕組みがなく、自前でデストラクタやfreeを呼び出すのだとしたら、その数だけ関数呼び出しを書かなくてはいけません。それを1つのclean-outの呼び出しで代用できているので、コードが少し小さくなるというわけです。
ただしABegin()の分や、ACleanクラスの分のサイズ増加はありますし、mallocやコンストラクタの引数が1つ増えているというオーバーヘッドもあります。だからある程度の大規模プログラムでないと、コードサイズはむしろ増えると思います。

(3)

このclean-outの仕組みがあることで、free忘れやデストラクタ呼び出し忘れなどをほぼなくせるかもしれません。また二重freeや二重デストラクタ呼び出しも避けられるかもしれません。
しかしまだ防げないものがあります。それは開放タイミングを間違えるというバグです。・・・つまりclean-outしたあとに、またそのオブジェクトを誤って使ってしまうかもしれないわけです。
でも大丈夫です。そんなポカをやってしまっても、直ちにエラーになって止まってくれます（そういう仕組みを持っています）。だからもうそんなことに気を使う必要はありません。
それだけではありません。この仕組みはinit忘れも検出します。つまりオブジェクトのポインタとして有効ではないものを使おうとしたらすぐにエラーになるのです。

(4)

プログラムがどのくらいメモリを使っているのか調べたくなることはまあまああります。特にメモリリークがないかどうかを調べる時は重宝します。何か大きな処理をする前と後でメモリ消費量を表示させて、もし差がなければその処理ではメモリリークはなかったというわけです。
```
AMemAlc0_report1(); // これで消費量がわかる.
...
AMemAlc0_report1(); // これで消費量がわかる.
```

これでメモリリークがありそうだとわかっても、さて原因は何だろうかということになります。それでinitしたままdeinitし忘れたオブジェクトがあるかもしれません。先のclean-out方式でそんなミスはないはずなのですが、例えばAClean_outそのものをやり忘れているかもしれません。そういう時はアクティブオブジェクト一覧表示を使います。