深入探索C++对象模型 之 执行期语意学

在C++ 中的一件很困难的事，就是不太容易从程序代码看出表达式的复杂度。

如下面语句：if ( yy.operator = = ( xx.getValue () ) ) )将被扩展为下面这样的C++伪码：

{

  X temp1 = xx.getValue ();

  Y temp2 = temp1.operator Y();

  Int temp3 = yy.operator = = ( temp2 );

  If ( temp3 ) …

  Temp2.Y::~Y ();

  Temp1.X::~X();

}

 

对象的构造和解构

构造函数一般在对象被构造后调用，而解构函数必须被放在每一个离开点（当时object还存活）只前调用。一般而言我们会把object 尽可能放置在使用它的那个程序区段附近，这样做可以节省不必要的对象产生操作和摧毁操作。

 

全局对象

C++ 保证，一定会在main() 函数中第一次用到global 变量之前，把global 变量构造出来，而在main() 函数结束之前把global 变量摧毁掉。一个global object 如果有 constructor 和destructor 的话，我们说它需要静态的初始化操作和内存释放操作。

被静态初始化的object 有一些缺点：

1.       如果exception handling 被支持，那些objects 将不能够被放置于try 区段之内。

2.       为了控制“需要跨越模块做静态初始化”objects 的相依顺序而扯出来的复杂度。

所以建议不要用那些需要静态初始化的global objects。

 

局部静态对象

它的constructor 和 destructor 必须只能施行一次，虽然上述函数可能会被调用多次。

只有当含有local static objects 的函数被调用时才会把local static objects 构造出来。

它们的destructors 顺序也和constructors 的调用顺序相反。

 

对象数组

vec_new() 和vec_delete() 函数将被调用来逐一调用数组里每个对象的constructor 和 destructor。

如：Point knots [ 10 ];

会调用：

vec_new ( &knots, sizeof ( Point ), 10, &Point::Point, 0 );

 

New 和 delete 运算符

如：Int *pi = new int ( 5 );

实际上是分两步执行：

Int *pi;

If ( pi = _new ( sizeof ( int ) ) )

*pi = 5;

以 constructor来配置一个class object，情况类似：

Point3d *origin = new Poit3d;

变成：

Point3d *origin;

If ( origin = _new ( sizeof ( Point3d ) ) )

  Origin = Point3d::Point3d ( origin );

如果实现出 exception handling，那么转换结果可能会更复杂些：

if ( origin = _new ( sizeof ( Point3d ) ) ){

  try{

    origin – Point3d::Point3d ( origin );

}

  catch(…){

      _delete ( origin );

throw;

}

  }

}

destructor 的应用极为类似：

delete origin;

会变成：

if ( origin != 0 ){

  Point3d::~Point3d ( origin );

  _delete ( origin );

}

一般的library 对于 new 运算符的实现操作有两个精巧之处：

extern void* operator new ( size_t size )

{

if ( size = = 0 )

  size = 1;//为了每次传回一个独一无二的指针。

void *last_alloc;

while ( !( last_alloc = malloc ( size ) ) )

{

if ( _new_handler )//允许使用者提供一个属于自己的_new_handler() 函数。

( *_new_handler ) ();

else

       return 0;

}

return last_alloc;

}

 

针对数组的new 语意

如：int *p_array = new int [ 5 ];

变成：

int *p_array = ( int* ) _new ( 5 * sizeof ( int ) );

再如有constructor 函数的对象数组的new 语意：

Point3d *p_array = new Point3d [10 ];

变成：

Point3d *p_array；

P_array = vec_new ( 0, sizeof ( Point3d ), 10, &Point3d::Point3d, &Point3d::~Point3d );

最好避免以一个base class 指针指向一个derived class objects 所组成的数组——如果derived class object 比其base 大的话。因为在delete 的时候不会调用derived class 的destructor 函数。如过非得那样写，就把base class 指针强制转换成derived class 指针在 delete。

 

Placement Operator new 的语意

Point2w *ptw = new ( arena ) Point2w;

实际代码是：

Point2w *ptw = ( Point2w* ) arena;

If ( ptw != 0 )

  Ptw->Point2w::Point2w ();

当你想用placement operator 在原已存在的一个object 上构造新的object，而该现有的 object 有一destructor，那么应该用 placement operator delete 来调用它的destructor。

C++说arena 必须指向相同类型的class，要不就是一快“新鲜”内存，足够容纳该类型的object。但是，derived class 很明显不在被支持之列。对于一个derived class，或是其他没有关联的类型，其行为虽然并非不合法，却也未经定义。

“新鲜”的储存空间可以这样配置而来：

char *arena = new char [ sizeof ( Point2w ) ];

相同类型的object 则可以这样获得；

Point2w *arena = new Point2w;

Placement new operator 并不支持多态。被交给new 的指针，应该适当地指向一快预先配置好的内存。

 

临时性对象

在某些环境下，由processor 产生临时性对象是有必要的，亦或是比较方便的。这样的临时性对象由编译器来定义。

初始化操作：

T c = a + b;//将不产生临时对象

总比下面的操作更有效率地被编译器转换：

c = a + b;//会产生临时对象

a + b;//也会产生临时对象

临时性对象的被摧毁，应该是对完整表达式求值过程中的最后一个步骤。该完整表达式造成临时对象的产生。

。。。。。。凡含有表达式执行结果的临时性对象，应该存留到object 的初始化操作完成为止。

如果一个临时性对象被绑定于一个reference，对象将残留，直到被初始化之reference 的生命结束，或直到临时对象的生命范畴结束——视哪一种情况先到达而定。