C++11 Smart Pointers ทดลองใช้ std::shared_ptr

พอดีหาเวลาทดลองคุณสมบัติใหม่ๆ ของ C++11 ดูหลายอย่างน่าใช้งานมาก เพราะทำให้ชีวิตการเขียนโปรแกรม C++ ง่ายขึ้น อ่านไปอ่านมาไปสะดุดกับ std::shared_ptr ซึ่งอยู่ภายได้ header ชื่อ memory ว่าดีกว่าการใช้ new กับ delete เลยคิดว่าหากเราเอามาใช้กับ design pattern ละจะดีแค่ใหน เลยลองหาโค้ดตัวอย่างของ design pattern ดูก็พบ C++ Programming/Code/Design Patterns จึงเอาส่วนของ Abstract Factory มาลองแก้ไขดู หน้าตาเลยเป็นแบบนี้

// pizza.cpp

// This original code from http://en.wikibooks.org/wiki/C++_Programming/Code/Design_Patterns#Abstract_Factory on 2012-08-01

// add constructor to Pizza for monitor behavior



#include <iostream>

#include <string>



class Pizza {

public:

    Pizza(std::string name):name(name){

        std::cout << "Constuct Pizza name: " << name << std::endl;

    }



    virtual ~Pizza(){

        std::cout << "Destroy Pizza name: " << name << std::endl;

    }



    virtual int getPrice() const = 0;



private:

    std::string name;



};



class HamAndMushroomPizza : public Pizza {

public:

    HamAndMushroomPizza():Pizza("HamAndMushroomPizza"){}

    virtual int getPrice() const { return 850; }

};



class DeluxePizza : public Pizza {

public:

    DeluxePizza():Pizza("DeluxePizza"){}

    virtual int getPrice() const { return 1050; }

};



class HawaiianPizza : public Pizza {

public:

    HawaiianPizza():Pizza("HawaiianPizza"){}

    virtual int getPrice() const { return 1150; }

};



class PizzaFactory {

public:

    enum PizzaType {

         HamMushroom,

         Deluxe,

         Hawaiian

    };



    static Pizza* createPizza(PizzaType pizzaType) {

        switch (pizzaType) {

            case HamMushroom:

                return new HamAndMushroomPizza();

            case Deluxe:

                return new DeluxePizza();

            case Hawaiian:

                return new HawaiianPizza();

        }



        throw "invalid pizza type.";

    }

};



/*

 * Create all available pizzas and print their prices

 */



void pizza_information( PizzaFactory::PizzaType pizzatype )

{

        Pizza* pizza = PizzaFactory::createPizza(pizzatype);

        std::cout << "Price of " << pizzatype << " is " << pizza->getPrice() << std::endl;

        // delete pizza;

}



int main ()

{

        std::cout << "Start get pizza information" << std::endl;

        pizza_information( PizzaFactory::HamMushroom );

        pizza_information( PizzaFactory::Deluxe );

        pizza_information( PizzaFactory::Hawaiian );

        std::cout << "End get pizza information" << std::endl;



        return 0;

}

คอมไพล์และรัน

$ g++ pizza.cpp
$ ./a.out
Start get pizza information
Constuct Pizza name: HamAndMushroomPizza
Price of 0 is 850
Constuct Pizza name: DeluxePizza
Price of 1 is 1050
Constuct Pizza name: HawaiianPizza
Price of 2 is 1150
End get pizza information

สังเกตดูว่า Destructor ของ Pizza จะไม่ถูกเรียกใช้งาน เนื่องจากเรามี new แต่ไม่มี delete นั้นเอง หากเอา คอมเมนท์ในฟังก์ชัน void pizza_information( PizzaFactory::PizzaType pizzatype ) ตรงบรรทัด // delete pizza; ออก เหลือ delete pizza; อย่างเดียวดู

$ g++ pizza.cpp
$ ./a.out
Start get pizza information
Constuct Pizza name: HamAndMushroomPizza
Price of 0 is 850
Destroy Pizza name: HamAndMushroomPizza
Constuct Pizza name: DeluxePizza
Price of 1 is 1050
Destroy Pizza name: DeluxePizza
Constuct Pizza name: HawaiianPizza
Price of 2 is 1150
Destroy Pizza name: HawaiianPizza
End get pizza information

แน่นอนคราวนี้ Destructor จะถูกเรียกใช้งาน ปัญหาหนึ่งของการทำ design pattern ใน C++ คือ แล้วเราจะ delete ตรงใหน หากโปรแกรมเราใหญ่มากๆ ยิ่งมี interrupted หรือ Thread ด้วยแล้ว ยิ่งแล้วไปใหญ่ ทางออกประการหนึ่งคือ Smart Pointers จริงๆ แล้ว Smart Pointers มีหลาย class ให้เลือกใช้ ในที่นี่จะทดลองใช้ shared_ptr กัน

// pizza_shared_ptr.cpp
// pizza_shared_ptr.cpp

// This original code from http://en.wikibooks.org/wiki/C++_Programming/Code/Design_Patterns#Abstract_Factory on 2012-08-01

// add constructor to Pizza for monitor behavior



#include <iostream>

#include <string>

#include <memory>



class Pizza {

public:

    Pizza(std::string name):name(name){

        std::cout << "Constuct Pizza name: " << name << std::endl;

    }



    virtual ~Pizza(){

        std::cout << "Destroy Pizza name: " << name << std::endl;

    }



    virtual int getPrice() const = 0;



private:

    std::string name;

};



class HamAndMushroomPizza : public Pizza {

public:

    HamAndMushroomPizza():Pizza("HamAndMushroomPizza"){}

    virtual int getPrice() const { return 850; }

};



class DeluxePizza : public Pizza {

public:

    DeluxePizza():Pizza("DeluxePizza"){}

    virtual int getPrice() const { return 1050; }

};



class HawaiianPizza : public Pizza {

public:

    HawaiianPizza():Pizza("HawaiianPizza"){}

    virtual int getPrice() const { return 1150; }

};



class PizzaFactory {

public:

    enum PizzaType {

         HamMushroom,

         Deluxe,

         Hawaiian

    };

    static std::shared_ptr<Pizza> createPizza(PizzaType pizzaType) {

        switch (pizzaType) {

            case HamMushroom:

                return std::make_shared<HamAndMushroomPizza>();

            case Deluxe:

                return std::make_shared<DeluxePizza>();

            case Hawaiian:

                return std::make_shared<HawaiianPizza>();

        }

        throw "invalid pizza type.";

    }

};



/*

 * Create all available pizzas and print their prices

 */



void pizza_information( PizzaFactory::PizzaType pizzatype )



{

        auto pizza = PizzaFactory::createPizza(pizzatype);

        std::cout << "Price of " << pizzatype << " is " << pizza->getPrice() << std::endl;

}



int main ()

{

        std::cout << "Start get pizza information" << std::endl;

        pizza_information( PizzaFactory::HamMushroom );

        pizza_information( PizzaFactory::Deluxe );

        pizza_information( PizzaFactory::Hawaiian );

        std::cout << "End get pizza information" << std::endl;

        return 0;

}

ทดลองใช้งานดู

$ g++ pizza_shared_ptr.cpp -std=c++11
$ ./a.out
Start get pizza information
Constuct Pizza name: HamAndMushroomPizza
Price of 0 is 850
Destroy Pizza name: HamAndMushroomPizza
Constuct Pizza name: DeluxePizza
Price of 1 is 1050 Destroy Pizza name: DeluxePizza
Constuct Pizza name: HawaiianPizza
Price of 2 is 1150
Destroy Pizza name: HawaiianPizza
End get pizza information 

หากสังเกตดูจะพบว่า เมื่อ Constructor ของ Pizza ทำงาน แต่พอหมดขอบเขตของฟังก์ชัน void pizza_information( PizzaFactory::PizzaType pizzatype ) object ชื่อ pizza จะโดนทำลาย โดยเรียก Destructor ทันที ส่วนการเรียกใช้งาน method ต่างๆ ก็เหมือนกับเรียกใช้งาน Pointer ปรกติ ทดลองอีกนิดเพื่อให้มั่นใจว่าตัวแปรจะไม่ถูกทำลายจนกว่าหมดขอบเขตจริงๆ (หมดตัวอ้างอิง)

 

std::shared_ptr<Pizza> std::shared_ptr<Pizza> pizza_information( PizzaFactory::PizzaType pizzatype )

{

        auto pizza = PizzaFactory::createPizza(pizzatype);

        std::cout << "Price of " << pizzatype << " is " << pizza->getPrice() << std::endl;

 return pizza;

}



int main ()

{

        std::cout << "Start get pizza information" << std::endl;

        auto pizza1 = pizza_information( PizzaFactory::HamMushroom );

        auto pizza2 = pizza_information( PizzaFactory::Deluxe );

        auto pizza3 = pizza_information( PizzaFactory::Hawaiian );

        std::cout << "End get pizza information" << std::endl;



        return 0;

}

คอมไพล์และรันดู

 $ g++ pizza_shared_ptr_test.cpp -std=c++11
$ ./a.out  Start get pizza information
Constuct Pizza name: HamAndMushroomPizza
Price of 0 is 850
Constuct Pizza name: DeluxePizza
Price of 1 is 1050
 Constuct Pizza name: HawaiianPizza
Price of 2 is 1150
End get pizza information
Destroy Pizza name: HawaiianPizza
Destroy Pizza name: DeluxePizza
Destroy Pizza name: HamAndMushroomPizza 

share_ptr จะทำลาย object ครั้งเดียวเมื่อจบ main เราสามารถใช้งาน share_ptr แทน Pointer ได้โดยไม่ต้องคำนึงว่าจะ delete เมื่อไหร่ รู้สึกว่าชีวิตดีขึ้นจริงๆ :D