قوة Troy

الكلمة المفتاحية auto في C++

في C++، الكلمة المفتاحية auto ميزة قوية أُضيفت في C++11، وتُستخدم لتعريف المتغيرات بنوع بيانات مُستنتَج. يستنتج المترجم نوع المتغير بناءً على القيمة التي يُهيَّأ بها، ما يجعل الكود أكثر وضوحًا وأسهل في الصيانة.

مثال على الاستخدام

لننظر إلى المثال التالي حيث تُستخدم auto لتعريف المتغيرات:

auto dragon_population{3};          // dragon_population is deduced as an integer
auto westeros{7.7777};              // westeros is deduced as a double
auto wedding_location{"The Twins"}; // wedding_location is deduced as a const char*, not std::string

في كل حالة، يُستنتج نوع المتغير من القيمة التي يُهيَّأ بها.

استنتاج النوع

تساعد الكلمة المفتاحية auto على كتابة كود أكثر إيجازًا ووضوحًا بتقليل الإسهاب في كتابة الأنواع صراحةً.

const std::vector<std::string> pigeon_pie{"flour", "butter", "pigeon", "salt"};
auto purple_wedding_pie{pigeon_pie};
purple_wedding_pie.emplace_back("the strangler");

في هذه الحلقة، تستنتج auto نوع purple_wedding_pie بأنه std::vector<std::string>، ما يغني عن تحديد النوع صراحةً مرة أخرى.

التوافق

الكلمة المفتاحية auto متوافقة مع تراكيب متعددة في C++، ما يجعلها أداة متعددة الاستخدامات في برمجة C++ الحديثة.

auto& element{array[0]};           // reference to an element
const auto object{otherObject};    // const type version of otherObject's type
auto* ptr{&x};                     // pointer to x with the same type as x, but as a pointer.

في المفاهيم اللاحقة سنرى كثيرًا الكلمة المفتاحية auto مع تعبيرات lambda، وحلقات for المعتمدة على النطاق، والمكرِّرات.

المؤشرات الذكية

المؤشرات الذكية ميزة حديثة في C++ صُمّمت لتوفير إدارة تلقائية للذاكرة، وتساعد على منع تسرب الذاكرة والمؤشرات المعلّقة المرتبطة عادةً بالمؤشرات الخام. وهي تعمل كأغلفة حول المؤشرات الخام، وتضيف وظائف إضافية مثل تحرير الذاكرة تلقائيًا عندما لا تعود هناك حاجة إلى المؤشر.

الصيغة العامة

عادةً ما تُنفَّذ المؤشرات الذكية كقوالب أصناف في المكتبة القياسية لـ C++. أكثر المؤشرات الذكية استخدامًا هما std::unique_ptr وstd::shared_ptr.

المؤشرات الفريدة

std::unique_ptr مؤشر ذكي يملك الكائن حصريًا. وهو يضمن أن كائنًا واحدًا فقط من نوع std::unique_ptr يملك المورد في أي لحظة. عندما يُدمَّر مؤشر std::unique_ptr المالك أو يُعاد ضبطه، فإنه يدمر الكائن تلقائيًا ويحرر ذاكرته.

#include <memory>
// Declaring and defining a unique pointer
auto rightful_king_of_england = std::make_unique<std::string>("Excalibur");

// Unique pointers cannot be copied or assigned
auto mordred = rightful_king_of_england; // Error: Cannot copy a unique_ptr

مزايا std::make_unique()

عند إنشاء std::unique_ptr، يُفضَّل استخدام std::make_unique() بدلًا من استخدام new مباشرةً لتخصيص الذاكرة. يوفر std::make_unique() عدة مزايا:

1. أمان الاستثناءات: يضمن std::make_unique() أمان الاستثناءات. إذا طُرح استثناء أثناء إنشاء الكائن، فستُحرَّر الذاكرة تلقائيًا، ما يمنع تسرب الذاكرة.
2. الوضوح: استخدام std::make_unique() يجعل الكود أوضح وأكثر إيجازًا. فهو يغني عن تحديد النوع المخصَّص صراحةً، إذ تُستنتج وسائط القالب تلقائيًا.
3. فرص التحسين: تتاح للمترجم فرصة تحسين std::make_unique() بفعالية أكبر من تخصيص الذاكرة يدويًا بـ new، ما قد يؤدي إلى أداء أفضل.
4. تجنّب سوء الاستخدام: يمكن حذف المورد الأساسي عندما يُنشأ std::unique_ptr يدويًا. وقد يؤدي ذلك إلى سلوك غير معرَّف عندما يحاول std::unique_ptr حذفه عند نهاية نطاقه.

المؤشرات المشتركة

std::shared_ptr مؤشر ذكي يسمح لعدة كائنات من نوع std::shared_ptr بمشاركة ملكية المورد نفسه. وهو يتتبع عدد المؤشرات المشتركة التي تشير إلى المورد، ولا يحرر الذاكرة إلا عندما يخرج آخر مؤشر مشترك يملك المورد من النطاق أو يُعاد ضبطه.

// Declaring and defining a shared pointer to a dynamically allocated string
auto martian_congressional_republic = std::make_shared<std::string>("protomolecule");

// Creating more shared pointer that shares ownership
auto outer_planets_alliance = martian_congressional_republic;
auto united_nations = martian_congressional_republic;

مزايا std::make_shared()

على غرار std::make_unique()، يقدم std::make_shared() مزايا مثل كفاءة أعلى في استخدام الذاكرة، وأمان الاستثناءات، والوضوح. فهو يدمج تخصيص الذاكرة لكتلة التحكم والكائن المُدار في عملية واحدة، ما يعزز الكفاءة ويقلل خطر تسرب الذاكرة. إضافةً إلى ذلك، يبسّط الاستنتاج التلقائي لوسائط القالب الكود ويعزز وضوحه. استخدام std::make_shared() يعزز كودًا أنظف وأكثر أمانًا وكفاءة عند التعامل مع كائنات std::shared_ptr في C++.

نصائح الاستخدام

استخدم المؤشرات الذكية افتراضيًا: std::unique_ptr للملكية الحصرية وstd::shared_ptr للملكية المشتركة. واحتفظ بالمؤشرات الخام للمراجع غير المالكة أو عند التعامل مع كود قديم. في معظم الحالات، يكفي std::unique_ptr للملكية الحصرية، إذ يوفر إدارة ذاكرة خفيفة دون عبء عدّ المراجع. ويُفضَّل استخدام std::shared_ptr باعتدال، لأنه يضيف عبئًا وتعقيدًا ما لم تكن هناك حاجة حقيقية إلى ملكية مشتركة.