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  • C++中的临时对象

    1,临时对象神秘在于不知不觉就请入程序当中,并且给程序带来了一定的问题;

     

    2,下面的程序输出什么?为什么?

     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 class Test
     4 {
     5     int mi;
     6 public:
     7     Test(int i)
     8     {
     9         mi = i;
    10     }
    11     
    12     Test()  // 这里程序作者想要代码复用,直接调用已经构造好的函数来完成没有参数的构造函数的函数体;
    13     {
    14         Test(0);  // 得到临时对象,没有名字,就意味着作用域只在这个语句,过了这个语句,就没法被访问到了;这里的语句在这里没有什么作用,等价于空的语句;
    15     }
    16     
    17     void print()
    18     {
    19         printf("mi = %d
    ", mi);
    20     }
    21 };
    22 
    23 int main()
    24 {
    25     Test t;
    26     
    27     t.print();  // 期望 mi 为 0;但是结果却是随机值;
    28 
    29     return 0;
    30 }

     

    3,程序意图:

            1,在 Test() 中以 0 作为参数调用 Test(int i);

            2,将成员变量 mi 的初始值设置为 0;

       运行结果:

           1,成员变量 mi 的值为随机值;

      

    4,构造函数是一个特殊的函数:  

        1,是否可以直接调用?

           1,给编译器主动调用的,但也可直接手工调用;

        2,是否可以在构造函数中调用构造函数?

           1,从编译器的编译结果来看在语法上合法;

        3,直接调用构造函数的行为是什么?

           1,直接调用构造函数将会产生一个临时对象;

               1,是一个合法的 C++ 对象,生命期只有一条语句时间;

               2,过了这个语句临时对象就会被自动析构而不复存在;

               3,临时对象是没有名字的;

           2,临时对象的生命周期只有一条语句;

           3,临时对象的作用域只在一条语句中;

           4,临时对象是 C++ 中值得警惕的灰色地带;

               1,同 C 中的野指针一样必须警惕;

              

    5,避免因代码复用调用构造函数而带来的临时对象的解决方案:

     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 class Test {
     4     int mi;
     5     
     6     void init(int i)
     7     {
     8         mi = i;
     9     }
    10     
    11 public:
    12     Test(int i) 
    13     {
    14         init(i);  
    15     }
    16     
    17     Test() 
    18     {
    19         init(0);  // 工程中代码复用方式
    20     }
    21     
    22     void print() {
    23         printf("mi = %d
    ", mi);
    24     }
    25 };
    26 
    27 
    28 int main()
    29 {
    30     Test t;
    31     
    32     t.print();
    33 
    34     return 0;
    35 }

     

    6,临时对象的测试:

     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 class Test {
     4     int mi;
     5     
     6     void init(int i)
     7     {
     8         mi = i;
     9     }
    10     
    11 public:
    12     Test(int i) 
    13     {
    14         printf("Test(int i)
    ");
    15         init(i);  
    16     }
    17     
    18     Test() 
    19     {
    20         printf("Test()
    ");
    21         init(0);  
    22     }
    23     
    24     void print() {
    25         printf("mi = %d
    ", mi);
    26     }
    27     
    28     ~Test()
    29     {
    30         printf("~Test()
    ");
    31     }
    32 };
    33 
    34 
    35 int main()
    36 {
    37     printf("main begin1
    ");
    38     
    39     Test();  // 产生临时对象;打印 ==> Test() ~Test()
    40     
    41     Test(10);  // 产生临时对象;打印 ==> Test(int i) ~Test()
    42     
    43     printf("main end1
    ");
    44     
    45     printf("main begin2
    ");
    46     
    47     Test().print();  // 临时对象生成之后直接调用 print() 函数;这里可以通过编译,因为调用了构造函数之后呢就会产生临时对象了,通过合法的 C++ 对象加上点操作符来调用对应的成员函数是完全没有问题,完全合法的;产生临时对象;打印 ==> Test()    mi = 0    ~Test()
    48     Test(10).print(); //产生临时对象;打印 ==> Test(int i) mi = 10 ~Test() 
    49     
    50     printf("main end2
    ");
    51 
    52     return 0;
    53 }

        1,这里仅是教育需要,向大家介绍这个知识点,在以后工程开发中,万不可这样写代码,一定要去避免临时对象的产生和使用;

          

    7,现代 C++ 编译器在不影响最终执行结果的前提下,会尽力减少临时对象的产生;

     

    8,神秘的临时对象编程实验:

        1,证明 C++ 编译器在极力的减少临时对象的产生;

     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 class Test
     4 {
     5     int mi;
     6     
     7 public:
     8     Test(int i)
     9     {
    10         printf("Test(int i) : %d
    ", i);
    11         mi = i;
    12     }
    13     
    14     Test(const Test& t)
    15     {
    16         printf("Test(const Test& t) : %d
    ", t.mi);
    17         mi = t.mi;
    18     }
    19     
    20     Test()
    21     {
    22         printf("Test()
    ");
    23         mi = 0;
    24     }
    25     
    26     int print()
    27     {
    28         printf("mi = %d
    ", mi);
    29     }
    30     
    31     ~Test()
    32     {
    33         printf("~Test()
    ");
    34     }
    35 };
    36 
    37 Test func()
    38 {
    39     return Test(20);  // 生成一个临时对象,函数调用结束后就立即销毁临时对象了
    40 }
    41 
    42 int main()
    43 {
    44 /*
    45     Test t(10); // 等价于 Test t = Test(10); 于是可解读为:1,生成临时对象 2,用临时对象初始化即将生成的 t 对象,于是必然涉及到调用拷贝构造函数,但是编译器打印的结果为 Test(int i) : 10    mi = 10   ~Test()根本没有任何拷贝构造函数的迹象产生;编译器根本没有像我们解读的上述的两个步骤执行;这是因为现代的 C++ 编译器都会尽量的减少临时对象的产生;从执行结果来看,上面的分析是没有任何错误的,只是上面的还要再调用一次拷贝构造函数,通过上面的分析,即便结果没有任何的变化,但是效率降低了,因此在这个地方 C++ 编译器为了杜绝临时对象的产生,直接将Test t = Test(10) 等价成为了 Test t = 10,这样就杜绝了临时对象的产生;杜绝临时对象的产生是因为其往往会带来性能上面的题,先生成一个临时对象调用了一次构造函数,再将临时对象通过拷贝构造函数来初始化 t,也就是说调用了两次构造函数,如果说我们极力的减少临时对象的产生,那么通过上述第二个方式等价 ,这样调用一次构造函数就可以了,少调用了一次拷贝构造函数,性能就提升了;在这个地方从性能上我们没有多大体会,但在实际的工程 开发中,构造函数里面所做的初始化工作往往是纷繁复杂的,比方说有些类的对象在初始化的时候,在调用构造函数的时候很可能打开外部设备,对设备进行初始设置等等,如果这个时候多了一次构造函数的调用,时间就消耗了;为什么要这样呢?因为 C++ 天生继承了 C 的特性,C 的一个最大特性就是高效,所以 C++ 的一个特性也是要极力的做到高效,该省掉临时对象的地方,就该省掉;               
    46 */    
    47     Test t = Test(10); // ==> Test t = 10;
    48     
    49     t.print();
    50     
    51     Test tt = func();  // ==> Test tt = Test(20); ==> Test tt = 20; fun() 返回一个临时对象,到达了赋值符号右侧,此时临时对象里面的值会初始化 t 对象;当代的 C++ 编译器,在不影响最终结果的情况下,会极力的减少临时对象的产生;
    52                    
    53     tt.print();  // 打印 mi = 20;
    54     
    55     return 0;
    56 }

     

    9,小结:

        1,直接调用构造函数将产生一个临时对象;

        2,临时对象是性能的瓶颈,也是 bug 的来源之一;;

           1,C++ 中除了野指针,还有临时对象;

           2,工作中,如果出现了奇怪的问题,要从这两个方面考虑;

        3,现代 C++ 编译器会尽力避开临时对象;

           1,避开的前提是不影响最终的执行结果;

        4,实际工程开发中需要人为的避开临时对象;

           1,避免调用构造函数来初始化;

           2,设计函数不要引入像 fun() 函数中的临时对象;

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