Storage duration

• Automatic storage duration
• Static storage duration
• Thread storage duration
• Dynamic storage duration

Storage duration – это свойство идентификатора, определяющее правила, в соответствии с которыми объект будет создан и разрушен. Существуют 4 вида storage duration: automatic, static, thread local и dynamic.

Storage duration тесно связан со временем жизни объекта. Например, два глобальных объекта со свойством static storage duration имеют одинаковое время жизни – все время выполнения программы. В то же время два объекта с dynamic storage duration будут иметь разное время жизни. Оно зависит от того, когда вызваны соответствующие функции для управления динамической памятью.

Automatic storage duration

Объекты, имеющие automatic storage duration, создаются в начале обрамляющего блока кода и разрушаются в его конце. Такими объектами являются локальные объекты, объявленные без спецификатора static, extern или thread_local.

Рассмотрим следующий синтетический пример:

#include <vector>
#include <string>

class Forecaster { .... };

float Convert(const std::string &temp);

std::vector<float>
PredictTemperatureForInterval(int first_day,
                              int last_day,
                              const Forecaster &forecaster)
{
  auto forecast = forecaster.Predict(GetTodayDate());
  if (first_day == last_day)
  {
    std::string single_temperature = forecast.GetTemperature(first_day);
    if (!Validate(single_temperature))
    {
      return {};
    }

    return { Convert(single_temperature) };
  }
  else
  {
    std::vector<float> multiple_temperatures;
    for (auto curr_day = first_day; cur_day < last_day; ++cur_day)
    {
      std::string curr_temperature = forecast.GetTemperature(curr_day);
      if (!Validate(curr_temperature)
      {
        return {};
      }
      multiple_temperatures.push_back(Convert(cur_temperature));
    }

    return multiple_temperatures;
  }
}

В данном примере переменные forecast, single_temperature, multiple_temperatures и cur_day имеют automatic storage duration. Однако время жизни для каждой из переменных разное.

Время жизни переменной forecast – тело функции PredictTemperatureForInterval; single_temperature – than-ветка оператора if; multiple_temperatures – else-ветка оператора if; a cur_day – тело цикла for.

Static storage duration

Для объектов, имеющих static storage duration, память выделяется в начале исполнения программы и освобождается при её завершении. При этом сам объект создаётся перед первым обращением к нему. Объектами со static storage duration являются все идентификаторы, объявленные в некотором пространстве имён, а также идентификаторы, объявленные спецификатором static или extern. Для каждого имени, имеющего static storage duration, создается ровно один экземпляр.

Рассмотрим пример:

class Logger { .... };

static Logger Logger;

int Calc(int arg);

int CalcWithLogging (int arg)
{
  static int counter = 0;
  ++counter;
  Logger.Log(counter);
  return Calc(arg);
}

В данном фрагменте кода переменные logger и counter имеют static storage duration. Для обеих переменных будет выделена память в начале выполнения программы. Переменная logger является глобальной переменной. Её инициализация – вызов конструктора по умолчанию класса Logger – произойдёт перед началом выполнения функции main. Переменная counter является локальной переменной функции CalcWithLogging. Её инициализация произойдёт при первом вызове этой функции. Если во время выполнения программы функция CalcWithLogging не будет вызвана, то и переменная counter инициализирована не будет. В то же время память для counter будет выделена и освобождена соответствующим образом.

Thread storage duration

Память для объекта, имеющего thread storage duration, выделяется при инициализации потока исполнения и освобождается при его завершении. Сам объект создается перед первым обращением к нему. Для каждого потока создаётся отдельный экземпляр. Чтобы идентификатор имел thread storage duration, его нужно объявить, используя спецификатор thread_local. Объявление объекта, имеющего thread storage duration, может также содержать спецификаторы static или extern. В таком случае эти спецификаторы не влияют на storage duration, а определяют его linkage.

Рассмотрим следующий синтетический пример:

#include <string>
#include <string_view>
#include <iostream>
#include <syncstream>
#include <thread>

thread_local std::string str;

void AppendSuffix(std::string_view suffix)
{
  str += suffix;
}

void ThreadFunc(const std::string &value)
{
  AppendSuffix(value);
  std::osyncstream { std::cout } << str;
}

int main()
{
  AppendSuffix("main");
  std::thread t1 { ThreadFunc, "thread 1 " };
  std::thread t2 { ThreadFunc, "thread 2 " };
  t1.join();
  t2.join();
  std::cout << str;
}

В этом примере переменная str имеет thread storage duration. При выполнении программы для каждого из потоков t1 и t2 будет создана своя копия переменной str. Поэтому программа выведет одно из двух: "thread 1 thread 2 main", "thread 2 thread 1 main" – в зависимости от порядка выполнения работы потоков.

Dynamic storage duration

Чтобы создать или уничтожить объект с dynamic storage duration, нужно использовать специальные функции для управления динамической памятью. Для создания такого объекта можно, например, использовать оператор new. Тогда этот объект будет существовать до тех пор, пока не будет вызван соответствующий оператор delete. Рассмотрим следующий пример кода:

void Foo()
{
  int *pInt = new int;
  *pInt = 12;
  cout << *pInt << '\n';
  delete pInt;
}

Здесь переменная pInt имеет dynamic storage duration. Память для неё выделяется при выполнении оператора new, а освобождается при выполнении оператора delete.

0

0

0

0

ПОДЕЛИТЬСЯ

Присылаем лучшие статьи раз в месяц