动态对象与数据的生命周期

• 来源: https://www.freebasic.net/wiki/wikka.php?wakka=ProPgObjectLifetime
• 最后更新: 2019-09-01

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使用动态内存分配声明关键字创建的动态对象及其数据的生命周期。

前言：

• 对象（及其数据）的生命周期是其标识符变量存在（且引用有效数据）的时间段。但从绝对意义上说，对象的标识符变量及其关联数据可以有两个独立的生命周期（作用域指标识符变量可见的程序部分）。
• 所考虑的动态对象包括预定义伪对象，如可变长度字符串/数组，以及具有自身动态分配数据的复杂 UDT 实例。
• 也考虑以动态方式分配的简单变量，以及同样以动态方式分配的动态对象。
• 动态内存分配的声明关键字有：Allocate/Callocate/Reallocate、New、ImageCreate（释放对应：Deallocate、Delete、ImageDestroy）。

对于上述定义的动态分配的对象和数据，对象标识符变量的生命周期通常与周围的作用域相匹配（否则可以大于该作用域），但关联数据的生命周期可能与之不一致，因为关联数据的分配/释放是由用户自身触发的。

用户以静态方式分配的预定义伪对象

即使这些预定义类型变量（可变长度字符串 (1) 或可变长度数组 (2)）以如下静态方式分配（或类似语法）：

(1)Dim [Shared] As String stringname ...

或

(2)Dim [Shared] As datatype arrayname() ...

这些变量也可以被视为动态伪对象，因为它们是两个实体的组合：

• 与标识符变量关联的描述符（stringname (1) 或 arrayname() (2)），即第一个实体

• 引用内存中的动态分配（字符串数据 (1) 或数组数据 (2)），即第二个实体（无名称）。

如果使用了 Shared，描述符分配在 .BSS 或 .DATA 段中，否则分配在程序栈上。

字符串数据通过字符串赋值在堆中分配/重新分配/释放，同时相应地更新描述符（赋空字符串不会销毁描述符，只是重置它）。

数组数据通过 Redim 在堆中分配/重新分配，通过 Erase 释放，同时相应地更新描述符（Erase 不销毁描述符，只是重新初始化它）。

因此，无论应用何种用户命令，标识符变量始终在其作用域内保持定义，而内存分配可以在同一作用域内动态修改/释放（根据用户命令）。

用户以静态方式分配的动态对象

用户也可以通过具有成员过程的复杂 UDT 来定义动态对象，这些成员过程用于分配/重新分配/释放与其关联的动态数据。

通常用于执行此操作的成员过程是构造函数（用于分配）、赋值运算符（用于重新分配）和析构函数（用于释放）。

即使对象标识符变量以静态方式分配（与上面类似）：

Dim [Shared] As complexUDT instancename ...

这会通过隐式调用 UDT 构造函数然后析构函数，自动按照标识符变量的作用域来分配和释放对象数据，但在此期间，动态数据分配可能会受到用户命令的深刻影响（例如对 UDT 重载运算符的显式调用）。

用户以动态方式分配的简单变量

关键字（Allocate、Reallocate、New、ImageCreate）用于声明动态分配，创建一个无名实体，其生命周期取决于其他用户命令（Deallocate、Delete、ImageDestroy）。

通常，这些分配关键字包含在用于初始化 (1|3) 或赋值 (2|4) 简单变量（指针 (1|2) 或引用 (3|4)）的表达式中，例如：

(1)Dim As datatype Ptr DATApointername = New datatype ...

或

(2)Dim [Shared] As datatype Ptr DATApointername

(2).....

(2)DATApointername = New datatype ...

或

(3)Dim Byref As datatype DATAreferencename = *New datatype ...

或

(4)Dim [Shared] Byref As datatype DATAreferencename = *Cptr(datatype Ptr, 0)

(4).....

(4)@DATAreferencename = New datatype ...

因此，在这种情况下，存在两个不同的实体：

• 有名指针 (1|2) 或引用 (3|4)，即第一个实体，

• 指向 (1|2) 或引用 (3|4) 已分配内存的，即第二个实体（无名称）。

不要混淆这两个实体，每个实体都有自己的生命周期。

Deallocate、Delete、ImageDestroy 只释放第二个实体（不释放第一个），例如使用：

(1|2)Delete DATApointername

或

(3|4)Delete @DATAreferencename

用户也以动态方式分配的动态对象

动态对象（复杂 UDT）也可以以动态方式分配（与上面类似），通过初始化 (1|3) 或赋值 (2|4) 简单变量（指针 (1|2) 或引用 (3|4)），例如：

(1)Dim As complexUDT Ptr UDTpointername = New complexUDT ...

或

(2)Dim [Shared] As complexUDT Ptr UDTpointername

(2).....

(2)UDTpointername = New complexUDT ...

或

(3)Dim Byref As complexUDT UDTreferencename = *New complexUDT ...

或

(4)Dim [Shared] Byref As complexUDT UDTreferencename = *Cptr(complexUDT Ptr, 0)

(4).....

(4)@UDTreferencename = New complexUDT ...

因此，在最后这种情况下，可以考虑三个实体：

• 有名指针 (1|2) 或引用 (3|4)，即第一个实体，

• 指向 (1|2) 或引用 (3|4) 已分配的对象字段，即第二个实体（无名称），

• 以及寻址动态分配的关联数据，即第三个实体（无名称）。

不要混淆这三个实体，每个实体都有自己的生命周期。

Delete 释放第二个实体（不释放第一个），它首先开始释放第三个实体（通过调用其析构函数），例如使用：

(1|2)Delete UDTpointername

或

(3|4)Delete @UDTreferencename

示例

用户也以动态方式分配的动态对象（复杂 UDT）：

• 第一个实体：UDT 引用，静态分配在程序栈上，

• 第二个实体：UDT 实例（包含其 zstring 指针字段）（由 UDT 引用引用），由用户在堆中动态分配，

• 第三个实体：zstring 数据（由 zstring 指针字段引用），由 UDT 过程成员（构造函数、let 运算符、析构函数）在堆中动态重新分配。

start GeSHi

Type complexUDT
    Public:
        Declare Constructor ()
        Declare Constructor (ByVal p As ZString Ptr)
        Declare Operator Let (ByVal p As ZString Ptr)
        Declare Operator Cast () As String
        Declare Property info () As String ' allocation address, allocation size, string length
        Declare Destructor ()
    Private:
        Dim As ZString Ptr pz
End Type

Declare Sub prntInfo_printString (ByRef u As complexUDT)
 
 
Print "'Dim Byref As complexUDT ref = *New complexUDT(""Beginning"")':"
Dim ByRef As complexUDT ref = *New complexUDT("Beginning")
prntInfo_printString(ref)

Print "'ref = """"':"
ref = ""
prntInfo_printString(ref)

Print "'ref = ""FreeBASIC""':"
ref = "FreeBASIC"
prntInfo_printString(ref)

Print "'ref = ""Programmer's Guide / Declarations / Dynamic Object and Data Lifetime""':"
ref = "Programmer's Guide / Declarations / Dynamic Object and Data Lifetime"
prntInfo_printString(ref)

Print "'ref.Destructor()':"
ref.Destructor()
prntInfo_printString(ref)

Print "'ref.Constructor()':"
ref.Constructor()
prntInfo_printString(ref)

Print "'ref.Constructor(""End"")':"
ref.Constructor("End")
prntInfo_printString(ref)

Print "'Delete @ref':"
Delete @ref
@ref = 0 ' systematic safety to avoid double-delete on same allocation

Sleep

Constructor complexUDT ()
    Print "    complexUDT.Constructor()"
    This.pz = Reallocate(This.pz, 1)
    (*This.pz)[0] = 0
End Constructor

Constructor complexUDT (ByVal p As ZString Ptr)
    Print "    complexUDT.Constructor(Byval As Zstring Ptr)"
    This.pz = Reallocate(This.pz, Len(*p) + 1)
    *This.pz = *p
End Constructor

Operator complexUDT.Let (ByVal p As ZString Ptr)
    Print "    complexUDT.Let(Byval As Zstring Ptr)"
    This.pz = Reallocate(This.pz, Len(*p) + 1)
    *This.pz = *p
End Operator

Operator complexUDT.Cast () As String
    Return """" & *This.pz & """"
End Operator

Property complexUDT.info () As String
    Return "&h" & Hex(This.pz, SizeOf(Any Ptr) * 2) & ", " & _     ' allocation address
            Len(*This.pz) + Sgn(Cast(Integer, This.pz)) & ", " & _ ' allocation size
            Len(*This.pz)                                          ' string length
End Property

Destructor complexUDT ()
    Print "    complexUDT.Destructor()"
    This.pz = Reallocate(This.pz, 0)
End Destructor

Sub prntInfo_printString (ByRef u As complexUDT)
    Print "        " & u.info
    Print "        " & u
    Print
End Sub

end GeSHi

输出：

'Dim Byref As complexUDT ref = *New complexUDT("Beginning")':
complexUDT.Constructor(Byval As Zstring Ptr)
&h001F2AD0, 10, 9
"Beginning"

'ref = ""':
complexUDT.Let(Byval As Zstring Ptr)
&h001F2AD0, 1, 0
""

'ref = "FreeBASIC"':
complexUDT.Let(Byval As Zstring Ptr)
&h001F2AD0, 10, 9
"FreeBASIC"

'ref = "Programmer's Guide / Declarations / Dynamic Object and Data Lifetime"':
complexUDT.Let(Byval As Zstring Ptr)
&h001F2AD0, 69, 68
"Programmer's Guide / Declarations / Dynamic Object and Data Lifetime"

'ref.Destructor()':
complexUDT.Destructor()
&h00000000, 0, 0
""

'ref.Constructor()':
complexUDT.Constructor()
&h001F2AD0, 1, 0
""

'ref.Constructor("End")':
complexUDT.Constructor(Byval As Zstring Ptr)
&h001F2AE0, 4, 3
"End"

'Delete @ref':
complexUDT.Destructor()

参见

• Allocate, Callocate, Reallocate, Deallocate
• New (Expression), Delete (Statement)
• ImageCreate, ImageDestroy
• Redim, Erase
• 存储类
• 变量作用域
• 简单变量的生命周期与作用域

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