C++中的临时对象 |
还有20分钟就要高考了,祝天下含辛茹苦的考生们都能够取得自己好成绩。周日电话给弟弟,本来想跟他聊聊高考的,想听听作为一个过来人,去年时他的感受是什么样,现在回想起来又有什么收获或是体验。但他在玩就没有打扰他了。
书归正传,我们知道在C++的创建对象是一个费时,费空间的一个操作。有些固然是必不可少,但还有一些对象却在我们不知道的情况下被创建了。通常以下三种情况会产生临时对象: 1,以值的方式给函数传参; 2,类型转换; 3,函数需要返回一个对象时;
现在我们依次看这三种情况:
一,以值的方式给函数传参。
我们知道给函数传参有两种方式。1,按值传递;2,按引用传递。按值传递时,首先将需要传给函数的参数,调用拷贝构造函数创建一个副本,所有在函数里的操作都是针对这个副本的,也正是因为这个原因,在函数体里对该副本进行任何操作,都不会影响原参数。我们看以下例子:
/*-----------------------
Platform:WinXp + VC6
-----------------------*/
#include <stdio.h>
class CTemp
{
public:
int a;
int b;
public:
CTemp(CTemp& t){ printf("Copy function!/n");a = t.a;b = t.b;};
CTemp(int m = 0,int n = 0);
virtual ~CTemp(){};
public:
int GetSum(CTemp ts);
};
CTemp::CTemp(int m , int n)
{
printf("Construct function!/n");
a = m;b=n;
printf("a = %d/n",a);
printf("b = %d/n",b);
}
int CTemp::GetSum(CTemp ts)
{
int tmp = ts.a + ts.b;
ts.a = 1000; //此时修改的是tm的一个副本
return tmp;
}
//--------------Main函数-----------------
void main()
{
CTemp tm(10,20);
printf("Sum = %d /n",tm.GetSum(tm));
printf("tm.a = %d /n",tm.a);
}
| -------------------------------------------------------- Output: Construct function!
a = 10
b = 20
Copy function!
Sum = 30
tm.a = 10 ------------------------------------------------------ 我们看到有调用了拷贝构造函数,这是tm在传给GetSum做参数时: 1,调用拷贝构造函数来创建一个副本为GetSum函数体内所用。 2,在GetSum函数体内对tm副本进行的修改并没有影响到tm本身。
解决办法: 针对第一种情况的解决办法是传入对象引用(记住:引用只是原对象的一个别名(Alias)),我们将GetSum代码修改如下:
int CTemp::GetSum(CTemp& ts)
{
int tmp = ts.a + ts.b;
ts.a = 1000; //此时通过ts这个引用参考(refer to)对象本身
return tmp;
}
| ---------------------------------------------------------- Output: Construct function!
a = 10
b = 20
Sum = 30
tm.a = 1000 -------------------------------------------------------- 可以通过输出看本,通过传递常量引用,减少了一次临时对象的创建。这个改动也许很小,但对多继承的对象来说在构建时要递归调用所有基类的构造函数,这对于性能来说是个很大的消耗,而且这种消耗通常来说是没有必要的。
二,类型转换生成的临时对象。
我们在做类型转换时,转换后的对象通常是一个临时对象。编译器为了通过编译会创建一起我们不易察觉的临时对象。再次修改如上main代码:
void main()
{
CTemp tm(10,20),sum;
sum = 1000; //调用CTemp(int m = 0,int n = 0)构造函数
printf("Sum = %d /n",tm.GetSum(sum));
}
| ----------------------------------------------------------- Output: Construct function!
a = 10
b = 20
Construct function!
a = 0
b = 0
Construct function!
a = 1000
b = 0
Sum = 1000 ---------------------------------------------------------- main函数创建了两个对象,但输出却调用了三次构造函数,这是为什么呢? 关键在 sum = 1000;这段代码。本身1000和sum类型不符,但编译器为了通过编译以1000为参调用构造函数创建了一下临时对象。
解决办法: 我们对main函数中的代码稍作修改,将sum申明推迟到“=”号之前:
void main()
{
CTemp tm(10,20);
CTemp sum = 1000;
printf("Sum = %d /n",tm.GetSum(sum));
}
| ---------------------------------------------------------- Output: Construct function!
a = 10
b = 20
Construct function!
a = 1000
b = 0
Sum = 1000 ---------------------------------------------------------- 只作了稍稍改动,就减少了一次临时对象的创建。 1,此时的“=”号由原本的赋值变为了构造。 2,对Sum的构造推迟了。当我们定义CTmep sum时,在main的栈中为sum对象创建了一个预留的空间。而我们用1000调用构造时,此时的构造是在为sum预留的空间中进行的。因此也减少了一次临时对象的创建。
三,函数返回一个对象。
当函数需要返回一个对象,他会在栈中创建一个临时对象,存储函数的返回值。看以下代码:
#include <stdio.h>
class CTemp
{
public:
int a;
public:
CTemp(CTemp& t) //Copy Ctor!
{
printf("Copy Ctor!/n");
a = t.a;
};
CTemp& operator=(CTemp& t) //Assignment Copy Ctor!
{
printf("Assignment Copy Ctor!/n");
a = t.a;
return *this;
}
CTemp(int m = 0);
virtual ~CTemp(){};
};
CTemp::CTemp(int m) //Copy Ctor!
{
printf("Construct function!/n");
a = m;
printf("a = %d/n",a);
}
CTemp Double(CTemp& ts)
{
CTemp tmp; //构建一个临时对象
tmp.a = ts.a*2;
return tmp;
}
//-------------Main函数-----------------
void main()
{
CTemp tm(10),sum;
printf("/n/n");
sum = Double(tm);
printf("/n/nsum.a = %d /n",sum.a);
}
| --------------------------------------------------------- Output: Construct function!
a = 10
Construct function!
a = 0
Construct function!
a = 0
Copy Ctor!
Assignment Copy Ctor!
sum.a = 20
-------------------------------------------------------- 我特地加宽了语句: sum = Double(tm); 这条语句竟生成了两个对象,Horrible! 我们现在将这条语句逐步分解一下: 1,我们显式创建一个tmp临时对象, 语句:CTemp tmp; 2,将temp对象返回,返回过程中调用Copy cotr创建一个返回对象, 语句:return tmp;
3,将返回结果通过调用赋值拷贝函数,赋给sum 语句: sum = 函数返回值;(该步并没有创建对象,只是给sum赋值)
tm.Double返回一个用拷贝构造函数生成的临时对象,并用该临时对象给sum赋值. 上面的第1步创建对象可以不用创建,我们可以直接对返回值进行操作,有些C++编译器中会有一种优化,叫做(NRV,named return value).不过本人使用的VC++6.0并没有这个启用这个优化。 第2步创建的返回对象是难以避免的,你或许想可以返回一个引用,但你别忘记了在函数里创建的局部对象,在返回时就被销毁了。这时若再引用该对象会产生未预期的行为。(C#中解决了这个问题)。
解决方法: 我们将对象直接操作(Manipulate)返回对象,再结合上面的减少临时对象的方法,将函数Double的代码,及main函数中的代码修改如下:
CTemp Double(CTemp& ts)
{
return ts.a*2;
}
/*--------上面的代码相当于-------
CTemp _ret
void Double(CTemp& ts)
{
_ret.a = ts.a*2;
}
---------------*/
//---------Main函数-----------
void main()
{
CTemp tm(10);
printf("/n/n");
CTemp sum = Double(tm);
printf("/n/nsum.a = %d /n",sum.a);
}
| -------------------------------------------------------- Output: Construct function!
a = 10
Construct function!
a = 20
sum.a = 20 ------------------------------------------------------- 发现减少了一次构造函数调用(tmp),一次拷贝构造函数(tmp拷贝给返回对象)调用和一次赋值拷贝函数调用.(Assignment Copy Ctor),这是因为: 返回对象直接使用为sum预留的空间,所以减少了返回临时对象的生成——返回对象即是sum,返回对象的创建即是sum对象的创建.多么精妙!
Jerry_Chow 2007/06/07
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