标签:
#include "X.h"
X foo() {
    X xx;
    return xx;
}    看到这个代码,可能做出以下假设:X x0;
//下面有三个定义,每一个都明显地以x0来初始化其 class object:
void foo_bar() {
    X x1(x0);
    X x2 = x0;
    X x3 = X(x0);
}    必要的程序转化有两个阶段://    可能的程序转换
//    C++伪码
void foo_bar() {
    X x1;    //定义被重写,初始化操作被剥除
    X x2;    //定义被重写,初始化操作被剥除
    X x3;    //定义被重写,初始化操作被剥除
    //    编译器插入X copy constructor的调用操作
    x1.X::X(x0);
    x2.X::X(x0);
    x3.X::X(x0);
}    其中的:x1.X::X(x0);就表现出对以下的copy constructor的调用:
X::X(const X &xx);
X xx = arg;其中xx代表形式参数(或返回值),而arg代表真正的参数值,因此,若已知这个函数:
void foo(X x0);下面这样的调用方式:
X xx; foo(xx);将会要求局部实体(local instance)x0以memberwise的方式将xx当做初值。在编译器实现技术上,有一种策略是导入所谓的暂时性object,并调用copy constructor将它初始化,然后将该暂时性object交给函数。例如将前一段程序代码转换如下:
// C++伪码 // 编译器产生出来的暂时对象 X __temp0; // 编译器对copy constructor的调用 __temp0.X::X(xx); // 重新改写函数调用操作,以便使用上述的暂时对象 foo(__temp0);注意:在C++中作用域运算符::的优先级最高,__temp0.X::X(xx)相当于__temp0.(X::X(xx))
void foo(X &x0);其中 class X声明了一个destructor,它会在foo()函数完成之后被调用,对付那个暂时性的object。
X bar() {
    X xx;
    // 处理xx...
    return xx;
}    可能会问bar()的返回值如何从局部对象xx中拷贝过来?Stroustrup在cfront中的解决办法是一个双阶段转化:// 函数转换以反映出copy constructor的应用
// C++伪代码
void bar(X &__result)    // 加上一个额外参数
{
    X xx;
    // 编译器所产生的default constructor调用操作
    xx.X::X();
    // ...处理xx
    // 编译器所产生的copy constructor调用操作
    __result.X::XX(xx);
    return;
}    现在编译器必须转换每一个bar()调用操作,以反映其新定义。例如:X xx = bar();将被转换为下列两个指令句:
// 注意,不必施行default constructor X xx; bar(xx);而:
bar().memfunc();可能被转化为:
// 编译器所产生的暂时现象 X __temp0; (bar(__temp0), __temp0).memfunc();同样道理,如果程序声明了一个函数指针,例如:
X (*pf)(); pf = bar;它必须被转化为:
void (*pf)(X &); pf = bar;
X bar(const T &y, const T &z) {
    X xx;
    // ...以y和z来处理xx
    return xx;
}    那会要求xx被"memberwise"地拷贝到编译器所产生的__result中,Jonathan定义另一个constructor,可以直接计算xx的值:X bar(const T &y, const T &z) {
    return X(y, z);
}    于是当bar()定义被转换之后,效率会比较高:// C++伪代码
void bar(X &__result)
{
    __result.X::X(y, z);
    return;
}    __result被直接计算出来,而不是经由copy constructor拷贝得到。不过这种解决方法受到了某种批评,担心那些特殊计算用途的constructor可能会大量扩散。在这个层次上, class 的设计是以效率考虑居多,而不是以"支持抽象化"为优先。bar()定义:
X bar() {
    X xx;
    // ...处理xx
    return xx;
}    编译器把其中的xx以及__result取代:void bar(X &__result) {
    // default constructor 被调用
    // C++伪代码
    __result.X::X();
    // ...直接处理__result
    return;
}    这样的编译器优化操作,有时被称为Named Return Value(NRV)优化。NRV优化如今被视为是标准C++编译器的一个义不容辞的优化操作——虽然其需求其实超越了正式标准之外,为了对效率的改善有所感觉,请看下面的例子:class test {
    friend test foo(double);
public:
    test() {
        memset(array, 0, 100 *sizeof(double));
    }
private:
    double array[100];
};    同时考虑以下函数,它产生、修改,并传回一个test class object:test foo(double val) {
    test local;
    
    local.array[0] = val;
    local.array[99] = val;
    return local;
}    有一个main()函数调用上述foo()函数一千万次:main()
{
    for (int cnt = 0; cnt < 10000000; cnt++) {
        test t = foo(double(cnt));
    }
    return 0;
}
// 整个程序的意义是重复循环1000万次,每次产生一个test object
// 每个test object配置一个拥有100个double的数组,所有的元素都设初值为0
// 只有#0和#9元素以循环计数器的值作为初值    这个程序的第一个版本不能实施NRV优化,因为test class 缺少一个copy constructor。第二个版本加上一个online copy constructor如下:inline test::test(const test &t) {
    memcpy(this, &t, sizeof(test));
}
// 不要忘记在 class test声明中加上一个member function如下
// public:
// inline test(const test &t);    这个copy constructor的出现激活了C++编译器的NRV优化,NRV优化的执行并不通过另外独立的优化工具完成。void foo() {
    // 这里希望有一个copy constructor
    X xx = bar();
    // ...
    // 这里调用destructor
}    在此情况下,对称性被优化给打破:程序虽然比较快,确实错误的。难道编译器因为抑制copy constructor的调用而在这里出错吗?也就是说,难道copy constructor在"object是经由copy而完成其初始化"的情况下,一定要被调用吗?X xx0(1024); X xx1 = X(1024); X xx2 = (X)1024;但是在第二行和第三行中,语法明显地提供了两个步骤的初始化操作:
// C++伪代码 xx0.X::X(1024);而xx1或xx2却调用两个constructor,产生一个暂时性object,并针对该暂时性objet调用 class X的destructor:
// C++伪代码 X __temp0; __temp0.X::X(1024); xx1.X::X(__temp0); __temp0.X::~X();一般而言,面对"以一个 class object作为另一个 class object的初值"的情况,语言允许编译器有大量的自由发挥空间,其好处是导致码产生时有明显的效率提升,缺点是不能够安全地规划copy constructor的副作用,必须视其执行而定。
class Point3d {
public:
    Point3d(float x, float y, float z);
private:
    float _x, _y, _z;
};    上述 class 的 default copy constructor被视为trivial。它既没有任何member(或base) class object带有的copy constructor,也没有任何的 virtual base class 或 virtual function,所以默认情况下,一个Point3d class object的"memberwise"初始化操作会导致"bitwise copy",这样的效率很高,但是安全吗?Point3d operator+(const Point3d &, const Point3d &); Point3d operator-(const Point3d &, const Point3d &); Point3d operator*(const Point3d &, int);所有的那些函数都能够良好地符合NRV template:
{
    Point3d result;
    // 计算result
    return result;
}    实现copy constructor的最简单方法如下所示:Point3d::Point3d(const Point3d &rhs) {
    _x = rhs._x;
    _y = rhs._y;
    _z = rhs._z;
}
    这没问题,但使用C++ library的memcpy()会更有效率:
Point3d::Point3d(const Point3d &rhs) {
    memcpy(this, &rhs, sizeof(Point3d));
}    然而不管使用memcpy()和memset(),都只有在"class不含任何由编译器产生的内部members"时才能有效地运行。如果Point3d class 声明一个或一个以上的 virtual functions,或内含一个 virtual base class ,那么使用上述函数将会导致那些"被编译器产生的内部members"的初值被改写。例如,已知下面声明:class Shape {
public:
    // 这会改变内部的vptr
    Shape() {
        memset(this, 0, sizeof(Shape));
    }
    virtual ~Shape();
};    编译器为此constructor扩张的内容看起来像是:// 扩张后的constructor
// C++伪代码
Shape::Shape() {
    // vptr必须在使用者的代码执行之前先设定妥当
    __vptr__Shape = __vtbl__Shape;
    // memset会将vptr清为0
    memset(this, 0, sizeof(Shape));
};    如上所述,如要正确使用memset()和memcpy(),需要掌握某些C++ Object Model的语意学知识。版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。
标签:
原文地址:http://blog.csdn.net/yiranant/article/details/47171553