Djup/ytlig kopiering av containrar med erensobjekt
Allmänt Om man inte vet hur många objekt man kommer behöva under exekvering så måste dynamiska lagringsstrukturer användas. stack, kö, lista, träd osv är alla containrar som kan hantera en mängd objekt. Containrar och Referensobjekt, Sida2
Vad ska container innehålla? Värden Ett värde kan beskrivas med en instans av någon typ. Själva instansen som sådan har inte något mervärde. Containern ansvarar för instansernas livslängd. Objekt Listan innehåller signifikanta erenser till objekt, m.h.a. pekare. Containern ansvarar inte för objektens livslängd, bara pekarens. Valet av innehåll är till mycket beroende på användningsfallet. Det kommer även att spegla semantiken för flera operatorer och funktioner: = operatorn för container Copy-construktorn Eventuella clone() funktioner. operator[] och ev get-funktioner Containrar och Referensobjekt, Sida3
Delade containrar Semantiken för operatorn = och copy-constructorn behöver specificeras. Lista L1, L2, L2 = L1; eller.. Lista &L3 = *(new Lista(L1)); Frågor angående den semantiska innebörden hos operator = 1. Ska L1 och L2 vara samma lista för alla framtid? 2. Ska de vara identiska men inte har några kopplingar sinsemellan och för all framtid vara skilda listor? 3. Ska de vara samma lista tills någon av de två förändras? Vilken förändring är signifikant? Ändringar i listans värden och/eller listans objekt. Till vilken nivå ska objekt delas? Containrar och Referensobjekt, Sida4
Delade containrar Om två listor delar på innehållet utnyttjas mindre minne, Bra för små datorer/enheter. Gäller endast containrar som innehåller värden. Relationen mellan de två listorna måste underhållas kontinuerligt under listornas livslängd, genererar overhead. Den mer omfattande kopieringen, djup kopiering, görs under användningen, när listorna inte längre ska dela ett eller flera objekt. Containrar och Referensobjekt, Sida5
operator =: Semantik Semantik för Operator = och copy-construktorns Ytlig kopiering. Djup kopiering kan beroende av design framtvingas då: Listans storlek förändras, ett element tas bort eller läggs till. Då instanser i listan byter värde, men ska detta tillåtas? Ska listans objekt exponeras för omvärlden? Ja: Vi måste utföra en djupkopiering innan erensen ges ut. Nej: - Containrar och Referensobjekt, Sida6
Exempel: djup och ytlig kopiering Stack a, b; //... a.push(elm1); a.push(elm2); //... b = a; //b pekar på samma stack som a - YTLIG kopiering b.pop(); //b måste nu skapa en //EGEN kopia av a s stack - DJUP kopiering Containrar och Referensobjekt, Sida7
Referensobjektet (Mönster: Handle-Body ) Utan erensobjekt är ytlig kopiering omöjlig. Ett erensobjekt används som ett mellanlager, mellan användare och objekt/objektstruktur. Ett erensobjektet 1. Håller reda på hur många containrar som ererar till objektet. 2. Ska eventuellt utföra djupkopiering, beroende på design. Användandet av erensobjekt kan göras med varierande omfattning, beroende av vilka objekt som ska delas. Nivå 1: Ett erensobjekt per objektstruktur. Innehållet delas inte vid djup kopiering. Nivå 2: Ett erensobjekt per värde-objekt i containern. Containrar och Referensobjekt, Sida8
Illustration av nivå 1 och 2 Lista 1 Data Nod Lista 1 Nod Data Ytlig kopiering Ytlig kopiering Lista 1 Lista 1 Lista 2 Djup kopiering Lista 2 Djup kopiering Lista 1 Lista 1 Lista 2 Lista 2 Containrar och Referensobjekt, Sida9
Illustration av nivå 1 och 2 Forst. Nivå 1 Nivå 2 Lista 1 Lista 1 Lista 2 Lista 2 Destroy Lista 1 Destroy Lista 1 Lista 2 Lista 2 Containrar och Referensobjekt, Sida10
Nivå 1: Referensklassen T Handle Counter : int body : T* getdata() : T* Containrar och Referensobjekt, Sida11
Nivå 1, Referensklassen Krav på användaren/listan. Uppdatera erensräknaren beroende på om den vill peka på objektet/objektstrukturen eller inte. Om containern förändrar objektet/objektstrukturen så ska den göra: Om det finns flera containrar som pekar på den aktuella erensen, ska den skapa ett nytt erensobjekt som pekar på det nya objektet/en (kopian plus förändringen). Slutligen koppla ifrån sig från det gamla och räkna ner dess erensräknare. Om det inte finns mer containrar knutna hos erensklassen kan containern uppdatera objektet direkt. Krav på erensobjektet Inga direkta. Allt sköts av användaren. Containrar och Referensobjekt, Sida12
Nivå 2: Referensklassen T Handle Counter : int* body : T* getdata() : T* Containrar och Referensobjekt, Sida13
Nivå 2, Referensklassen Krav på användaren/listan. Inga Allt ska ske automatiskt Krav på erensobjektet Många Tilldelning av erensobjekt Kopiering av erensobjekt Djup kopiering? Design fråga.. Containrar och Referensobjekt, Sida14
Referensobjekt: För och nackdelar En omfattande användning av erensobjekt komplicerar det hela. Kanske till och med slår ut fördelarna angående effektivitet. När är man villig att betala kostnaden för att underhålla erensobjekten? Vad kostar minst, minne eller beräkningskraft? Man bör undersöka om man verkligen behöver erensobjekt. Hur många ska dela samma lista? Vad blir vinsten i minnesanvändning? Containrar och Referensobjekt, Sida15
Containrar och Referensobjekt, Sida16 template <class T> class Snode {//node friend class Stack<T>; friend class StackIterator<T>; public: Snode():data(NULL){next = NULL;} Snode(T& elm):data(elm){next = NULL;} ~ Snode(){} T& getdata(){return data;} private: Snode<T>* next; //pekar på nästa //element i Stacken T data; //data som ska lagras i Stacken }; template <class T> class StackRef{ //Referensklass för noder. friend class Stack<T>; friend class StackIterator<T>; public: StackRef(T*); ~StackRef(); private: int count_stack; //erensräknare T* obj; // erens till objektet }; Kodexempel: Stack+erens pekare
Containrar och Referensobjekt, Sida17 template <class T> class Stack{ //the stack itself public: Stack(); //default cons. Stack(const Stack<T>&); //copy cons. ~Stack(); //destructor void push(t& data); //add elm in Stack T& pop(); //remove elm on top T& top(); //peak elm from top Stack<T> operator=(const Stack<T>&); private: StackRef<Snode<T>>* stack_; int count_elm; //number of elments in Stack }; template <class T> Stack<T>::Stack(const Stack<T>& stk){ //point to same Reference //assign equal number of elements //increament pointers to erence } template <class T> Stack<T>::~Stack(){ /*disconnect myself if it's only my data & //destroy all stackelm //destroy */ } Kodexempel: Stack+erens pekare