浅谈C++中的临时对象

本文主要总结了在C++开发过程中所遇到的临时对象产生的相关问题，如有不足或有误之处还希望读者朋友们能够及时之处。

三种常见的临时对象创建的情况：

以值的方式给函数传参

类型转换

函数需要返回对象时

一、以值的方式给函数传参

1、按值传递

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，也正是因为这个原因，在函数体力对该副本进行任何操作都不会影响原参数。

2、按引用传递

引用则不然，它是对象本身，只是一个别名而已。可以参考指针和引用什么时候用？来理解引用。

3、例子

#include <iostream>
using namespace std;

class TempObj {
public:
TempObj(int m = 0, int n = 0);
TempObj(TempObj& to)
{
cout << "Copy Constructor" << endl;
m_Number = to.m_Number;
m_Size = to.m_Size;
}
~TempObj()
{
cout << "Deconstructor" << endl;
}
int GetSum(TempObj ts);
public:
int m_Number;
int m_Size;
};

TempObj::TempObj(int m,int n)
{
cout << "Default constructor" << endl;
m_Number = m;
m_Size = n;
cout << "m_Number=" << m_Number <<" "<< "m_Size=" << m_Size << endl;
}

int TempObj::GetSum(TempObj ts)
{
int tmp = ts.m_Number + ts.m_Size;
ts.m_Number = 1000;
return tmp;
}

void main()
{
TempObj tm(10,20);
cout << "sum=" << tm.GetSum(tm) << endl;
cout << "tm.m_Number=" << tm.m_Number << endl;
}

运行结果：



通过以上程序可以看到调用了拷贝构造函数，这是tm在传给GetSum函数做参数时调用的。此时调用拷贝构造函数创建了一个副本，为GetSum函数体内使用。通过运行结果可以看到，在GetSum函数体内对tm副本进行的修改并没有影响到tm本身。

可以按照如下方式修改，函数声明和定义都需要改：

int GetSum(TempObj& ts);
int TempObj::GetSum(TempObj& ts)
{
int tmp = ts.m_Number + ts.m_Size;
ts.m_Number = 1000;//此时通过ts这个引用对象本身
return tmp;
}

运行结果：



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。

二、类型转换生成的临时对象

#include <iostream>
using namespace std;

class TempObj {
public:
TempObj(int m = 0, int n = 0);
TempObj(TempObj& to)
{
cout << "Copy Constructor" << endl;
m_Number = to.m_Number;
m_Size = to.m_Size;
}
~TempObj()
{
//cout << "Deconstructor" << endl;
}
int GetSum(TempObj &ts);
public:
int m_Number;
int m_Size;
};

TempObj::TempObj(int m,int n)
{
cout << "Default constructor" << endl;
m_Number = m;
m_Size = n;
cout << "m_Number=" << m_Number <<" "<< "m_Size=" << m_Size << endl;
}

int TempObj::GetSum(TempObj &ts)
{
int tmp = ts.m_Number + ts.m_Size;
ts.m_Number = 1000;
return tmp;
}

void main()
{
TempObj tm(10,20),sum;
sum = 1000;
cout << "sum=" << tm.GetSum(sum) << endl;
}

运行结果：



main函数创建了两个对象，但输出却调用了三次构造函数。关键在

sum = 1000;

本身1000和sum类型不符，但编译器为了通过编译以1000为参数调用构造函数创建了一个临时对象。

解决办法：

void main()
{
TempObj tm(10,20);
TempObj sum = 1000;
cout << "sum=" << tm.GetSum(sum) << endl;
}

输出结果：



此时，“=”号由原本的赋值变成了构造。对sum的构造推迟了，当定义TempObj sum时，在main的栈中为sum对象创建了一个预留空间，而我们用1000调用构造函数时，此时的构造函数是在sum预留的空间中进行的，因此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，它会在栈中创建一个临时对象，存储函数的返回值。

#include <iostream>
using namespace std;
class TempObj {
public:
TempObj(int m = 0);//default constructor
TempObj(TempObj& to)
{
cout << "copy constructor" << endl;
m_Number = to.m_Number;
}
TempObj& operator=(TempObj& to)
{
cout << "operator=(TempObj& to)" << endl;
m_Number = to.m_Number;
return *this;
}
~TempObj()
{
}
public:
int m_Number;
};

TempObj::TempObj(int m)
{
cout << "default constructor" << endl;
m_Number = m;
cout << "m_Number=" << m_Number << endl;
}

TempObj Double(TempObj& to)
{
TempObj tmp;
tmp.m_Number = to.m_Number*2;
return tmp;
}

void main()
{
TempObj tm(10), sum;
cout << endl;
sum = Double(tm);
cout << endl;
cout << "sum.m_Number=" << sum.m_Number << endl;
}

运行结果：



分析：

上述代码

sum = Double(tm);

这条语句生成了两个对象。第一，显示创建了一个tmp临时对象（

TempObj tmp;

）；其次，将temp对象返回，返回过程中调用了拷贝构造函数创建一个返回对象（

return tmp;

）；第三，将返回结果通过调用赋值运算符重载函数赋值给sum（

sum = Double(tm);

），该步骤没有创建对象。可参考C++赋值运算符重载函数和拷贝构造函数进行理解。

注意，第二步创建的返回对象是难以避免的，此处如果是返回引用，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就会产生未知错误。

可以直接操作返回对象，具体如下：

TempObj Double(TempObj& to)
{
return to.m_Number*2;
}

也可以结合上面讲到的类型转换生成临时对象解决办法进行优化，具体修改如下：

#include <iostream>
using namespace std;
class TempObj {
public:
TempObj(int m = 0);//default constructor
TempObj(TempObj& to)
{
cout << "copy constructor" << endl;
m_Number = to.m_Number;
}
TempObj& operator=(TempObj& to)
{
cout << "operator=(TempObj& to)" << endl;
m_Number = to.m_Number;
return *this;
}
~TempObj()
{
}
public:
int m_Number;
};

TempObj::TempObj(int m)
{
cout << "default constructor" << endl;
m_Number = m;
cout << "m_Number=" << m_Number << endl;
}

TempObj Double(TempObj& to)
{
return to.m_Number*2;
}

void main()
{
TempObj tm(10);
cout << endl;
TempObj sum = Double(tm);
cout << endl;
cout << "sum.m_Number=" << sum.m_Number << endl;
}

运行结果如下：



分析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）调用和一次赋值运算符重载函数调用。这是因为返回对象直接使用编译器为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。