c++中的临时对象

 

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");= t.a;= 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.+ ts.b;
    ts.= 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.+ ts.b;
    ts.= 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.= 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

<think>好的,我需要回答用户关于C++临时对象创建顺序规则和生命周期的问题。首先,我得回忆一下相关的知识,可能涉及到构造和析构的顺序,临时对象的生成时机,以及它们的生命周期管理。 用户提到的引用[4]里提到了构造和析构,还有类对象的销毁顺序,这可能和临时对象的生命周期有关。临时对象通常是在表达式求值过程中创建的,比如函数返回的临时对象,或者类型转换时生成的。它们的生命周期一般持续到包含它们的完整表达式结束为止。例如,如果一个函数返回一个对象,这个临时对象会在表达式结束后被销毁。 接下来,创建顺序方面,可能需要考虑表达式中各子表达式的求值顺序。C++中,函数参数的求值顺序是不确定的,所以临时对象的创建顺序可能因编译器而异,除非有序列点。不过,在完整的表达式内,临时对象会按照它们被创建的顺序逆序销毁,也就是后创建的先析构。 生命周期方面,临时对象的默认生命周期是到完整表达式结束,但如果被绑定到常量引用(const引用),则生命周期会延长到引用的作用域结束。例如,const MyClass& ref = MyClass();,这时临时对象的生命周期会和ref的作用域一致。 此外,用户提供的引用[3]提到了const成员函数,这可能与临时对象的使用场景有关,比如在调用成员函数时,临时对象可能作为隐式的this参数,但这里可能关系不大。 需要确认临时对象函数传参时的生成顺序,比如当传递多个临时对象作为参数时,它们的构造顺序是否确定。根据C++标准,函数参数的求值顺序是未指定的,因此临时对象的构造顺序可能不确定,这可能导致不同编译器有不同的行为。 另外,拷贝构造函数和移动构造函数临时对象生成中的作用也很重要。当临时对象被用来初始化另一个对象时,可能会触发拷贝或移动操作,但编译器通常会进行优化,比如返回值优化(RVO)或命名返回值优化(NRVO),以减少不必要的临时对象创建。 总结一下,临时对象的创建顺序受限于表达式求值的顺序,而生命周期则取决于它们是否被绑定到引用以及所在的表达式。需要将这些点整理成结构清晰的回答,并生成相关问题。</think>### C++临时对象的创建顺序与生命周期规则 #### 一、临时对象的创建条件 1. **函数返回值**:函数返回非引用类型的对象时,例如: ```cpp MyClass create() { return MyClass(); } MyClass obj = create(); // 返回值生成临时对象 ``` 2. **隐式类型转换**:当类型不匹配时触发转换,例如: ```cpp void func(const std::string& s); func("hello"); // 生成临时std::string对象 ``` 3. **表达式中间结果**:例如运算符重载产生的中间对象: ```cpp MyClass a = b + c + d; // operator+可能生成临时对象 ``` #### 二、创建顺序规则 1. **表达式求值顺序**:C++标准未规定函数参数的求值顺序[^1],例如: ```cpp func(createA(), createB()); // A和B的创建顺序不确定 ``` 2. **构造顺序依赖**:临时对象按表达式逻辑顺序生成,但部分情况由编译器决定: ```cpp MyClass x = a + (b * c); // 先计算b*c生成临时对象,再计算a+结果 ``` #### 三、生命周期规则 1. **默认规则**:临时对象在完整表达式结束时销毁: ```cpp func(MyClass()); // 临时对象在func返回后销毁 ``` 2. **绑定到const引用**:生命周期延长至引用作用域结束: ```cpp { const MyClass& ref = MyClass(); // 临时对象生命周期延长至此作用域结束 } ``` 3. **C++17临时物化**:临时对象在需要时“物化”,例如: ```cpp MyClass&& rref = MyClass(); // 直接绑定右值引用,生命周期不延长 ``` #### 四、构造与析构顺序 1. **析构逆序原则**:后生成的临时对象先析构: ```cpp // 生成顺序:temp1 -> temp2 // 析构顺序:temp2 -> temp1 ``` 2. **拷贝优化**:编译器可能通过RVO/NRVO消除临时对象: ```cpp MyClass create() { return MyClass(); // 直接构造在调用者栈帧,无临时对象 } ```
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