Speicher

Die Übergabe von Smart-Pointern an Funktionen ist ein wichtiges Thema, das selten adressiert wird. Das gilt aber nicht mehr mit den C++ Core Guidelines, denn diese bieten sechs Regeln für std::unique_ptr und std::shared_ptr an.

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Für viele C++ Entwickler sind Smart Pointer das wichtigste Feature des C++11 Standards. Genau um diese Smart Pointer geht es in dem aktuellen Artikel.

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Die Guidelines besitzen sechs Regeln für das explizite Anfordern und Freigeben von Speicher. Das ist sehr überraschend. Lautet eine einfache Regel in modernem C++ doch schlicht: "Verwende kein explizites new und delete." Offensichtlich ist die C++-Welt doch nicht so einfach.

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Dieser und die nächsten Artikel beschäftigen sich mit dem wohl wichtigsten Aspekt im Programmieren: Ressourcenverwaltung. Die C++ Core Guidelines bieten Regeln für Ressourcenverwaltung in Allgemeinen, aber auch Regeln für das Anfordern und Freigeben von Speicher und Smart Pointern im Besonderen an. Los geht es in diesem Artikel mit den allgemeinen Regeln für die Ressourcenverwaltung.

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Nachdem ich einige Artikel rund um das Speichermanagement in C++ geschrieben habe, bin ich sehr froh, Jonathan Müller für einen Gastartikel zu seiner Implementierung der memory Bibliothek in diesem Blog gewinnen zu können. Er wird die Konzepte rund um sein Design erklären. Jonathan ist als Experte zum Speichermangement in der C++-Community weltweit bekannt, sodass er in der 59 Episode Gast des cppcast war und seine Bibiothek den Zuhörern vorstellen konnte.

In C++ gibt es die Wahl zwischen verschiedenen Speicherstrategien. Neben der häufig verwendeten dynamischen Allokation und Allokation auf dem Stack, lässt sich der Speicher auch statisch zum Startzeitpunkt des Programms anfordern. Dies kann ein fester Block sein oder auch ein oder mehrere Memory Pools. Jeder dieser Strategien besitzt natürlich ihre Vor- und Nachteile. Genau diese Frage will dieser Artikel klären.

Es gibt viele Strategien, Speicher anzufordern. Programmiersprachen wie Python oder Java fordern ihren Speicher auf dem Heap zur Laufzeit des Programms an. C und C++ kennt natürlich auch den Heap, benutzt aber bevorzugt den Stack. Doch diese Strategie sind bei weitem noch nicht alle. Speicher lässt sich natürlich auch zur Startzeit des Programms als fester Block oder Pool von Blöcken vorallokieren und zur Laufzeit verwenden. Da stellt sich mir natürlich die Frage. Was sind die Vorteile dieser verschiedenen Strategien, Speicher anzufordern?

Was haben alle Container der Standard Template Library gemein? Sie besitzen einen Typ-Parameter Allocator, für den per Default std::allocator zum Einsatz kommt. Die Aufgabe des Speicherbeschaffers (allocator) besteht darin, den Lebenszyklus seiner Elemente zu verwalten. Das bedeutet, Speicher für die Elemente anzufordern und freizugeben und diese zu initialisieren und zu destruieren.

Im letzten Artikel habe ich operator new und delete überladen. Damit war es möglich, Speicherlecks zu erkennen und einen ersten Hinweis auf den Bösewicht zu erhalten. Meine Lösung besaß aber noch zwei größere Unschönheiten. Mit diesem Artikel werde ich diese beseitigen.