匿名类的构造函数很特殊

在上一个建议中我们讲到匿名类虽然没有名字,但可以有一个初始化块来充当构造函数,那这个构造函数是否就和普通的构造函数完全一样呢?我们来看一个例子,设计一个计算器,进行加减乘除运算,代码如下:

  1. //定义一个枚举,限定操作符  
  2. enum Ops {ADD, SUB}  
  3. class Calculator {  
  4.      private int i, j, result;  
  5.      //无参构造  
  6.      public Calculator() {}  
  7.      //有参构造  
  8.      public Calculator(int _i, int _j) {  
  9.           i = _i;  
  10.           j = _j;  
  11.      }  
  12.      //设置符号,是加法运算还是减法运算  
  13.      protected void setOperator(Ops _op) {  
  14.           result = _op.equals(Ops.ADD)?i+j:i-j;  
  15.      }  
  16.      //取得运算结果  
  17.      public int getResult(){  
  18.           return result;  
  19.      }  

代码的意图是,通过构造函数输入两个int类型的数字,然后根据设置的操作符(加法还是减法)进行计算,编写一个客户端调用:
  1. public static void main(String[] args) {  
  2.     Calculator c1 = new Calculator(1,2) {  
  3.          {  
  4.              setOperator(Ops.ADD);  
  5.          }  
  6.     };  
  7.     System.out.println(c1.getResult());  

这段匿名类的代码非常清晰:接收两个参数1和2,然后设置一个操作符号,计算其值,结果是3,这毫无疑问,但是这中间隐藏着一个问题:带有参数的匿名类声明时到底是调用的哪一个构造函数呢?我们把这段程序模拟一下:
  1. //加法计算  
  2. class Add extends Calculator {  
  3.      {  
  4.           setOperator(Ops.ADD);  
  5.      }  
  6.      //覆写父类的构造方法  
  7.      public Add(int _i, int _j) {  
  8.      }  

匿名类和这个Add类是等价的吗?可能有人会说:上面只是把匿名类增加了一个名字,其他的都没有改动,那肯定是等价的啦!毫无疑问!那好,你再写个客户端调用Add类的方法看看。是不是输出结果为0(为什么是0?这很容易,有参构造没有赋值)。这说明两者不等价,不过,原因何在呢?

原来是因为匿名类的构造函数特殊处理机制,一般类(也就是具有显式名字的类)的所有构造函数默认都是调用父类的无参构造的,而匿名类因为没有名字,只能由构造代码块代替,也就无所谓的有参和无参构造函数了,它在初始化时直接调用了父类的同参数构造,然后再调用了自己的构造代码块,也就是说上面的匿名类与下面的代码是等价的:

  1. //加法计算  
  2. class Add extends Calculator {  
  3.      {  
  4.           setOperator(Ops.ADD);  
  5.      }  
  6.      //覆写父类的构造方法  
  7.      public Add(int _i, int _j) {  
  8.           super(_i,_j);  
  9.      }  

它首先会调用父类有两个参数的构造函数,而不是无参构造,这是匿名类的构造函数与普通类的差别,但是这一点也确实鲜有人细细琢磨,因为它的处理机制符合习惯呀,我传递两个参数,就是希望先调用父类有两个参数的构造,然后再执行我自己的构造函数,而Java的处理机制也正是如此处理的!
<think>好的,我现在需要回答用户关于C++中函数调用匿名类对象时不触发复制构造函数的原因。首先,我得回忆一下C++的相关知识,尤其是关于对象创建、复制构造函数以及返回值优化的内容。 用户的问题提到了匿名类对象和复制构造函数未被调用的情况。根据引用[2]中的例子,当函数返回临时对象时,编译器可能会优化掉拷贝构造函数的调用,直接使用临时对象的内存来初始化新对象,从而避免不必要的复制。这可能涉及到返回值优化(RVO)或命名返回值优化(NRVO)。 接下来,我需要确认C++标准中关于复制省略(copy elision)的规定。C++11及以后的标准明确允许编译器在某些情况下省略拷贝或移动构造函数,即使这会导致副作用(比如构造函数中的输出语句不被执行)。这种情况通常发生在返回临时对象或者函数返回值直接用于初始化另一个对象时。 匿名类对象可能指的是没有名字的临时对象,比如直接返回一个构造的对象,而不是通过变量名。这种情况下,编译器更容易应用RVO,因为不需要考虑变量名的作用域和生命周期,直接将临时对象构造在目标位置的内存中。 另外,用户提到的引用[2]中,临时对象的内存被新对象重用,说明编译器在这里进行了优化,跳过了拷贝构造的过程。这种优化是为了提高性能,避免不必要的深拷贝,特别是对于大型对象来说非常重要。 需要进一步解释的是,即使代码看起来应该调用拷贝构造函数,编译器优化仍然可以合法地省略它。例如,当函数返回一个临时对象,并且该对象用于初始化另一个对象时,C++标准允许省略拷贝,直接构造目标对象。 总结起来,主要原因包括: 1. 编译器的返回值优化(RVO)或命名返回值优化(NRVO)。 2. C++标准允许的复制省略,特别是在返回临时对象时。 3. 匿名临时对象的内存直接被重用,避免了额外的拷贝操作。 需要确保回答中正确引用提供的参考资料,特别是引用[2]中的例子,说明临时对象内存的重用情况。同时,可能需要提到C++11之后的复制省略规则,以及即使拷贝构造函数有副作用,编译器仍然可以省略的情况。 最后,组织回答结构,分点解释原因,并生成相关问题,确保符合用户要求的格式和内容。</think>在C++中,函数调用返回匿名类对象时未触发复制构造函数,主要与编译器的**返回值优化(RVO)**和C++标准允许的**复制省略(Copy Elision)**机制有关。以下是具体原因分析: --- ### 1. **返回值优化(RVO/NRVO)** 当函数返回一个匿名临时对象(即无名称的临时对象)时,编译器会尝试直接在接收该返回值的内存位置构造对象,从而跳过复制构造函数。例如: ```cpp MyClass func() { return MyClass(); // 匿名临时对象 } MyClass obj = func(); // 直接构造在obj的内存中,无需复制 ``` - **匿名对象的内存复用**:编译器会将函数返回的临时对象直接构造到目标对象`obj`的内存中,避免了中间拷贝过程[^2]。 - **C++标准支持**:C++11起,标准明确允许编译器省略拷贝/移动构造函数,即使这些构造函数有副作用(如输出语句)。 --- ### 2. **复制省略的触发条件** 以下场景会触发复制省略: - **返回临时对象**:函数返回匿名对象或局部对象时。 - **初始化表达式匹配**:用函数返回值初始化新对象时(如`MyClass obj = func();`)。 - **匿名对象直接传递**:匿名对象作为参数或返回值时,编译器可能直接复用内存。 --- ### 3. **匿名对象的特殊性** 匿名对象没有显式名称,其生命周期仅限于表达式内。因此,编译器更容易将其内存直接分配给接收变量,而非创建独立副本。例如: ```cpp void process(MyClass&& temp); // 接收右值引用 process(MyClass()); // 匿名对象作为参数 ``` 此时,匿名对象可能直接通过移动语义或内存复用传递,无需调用复制构造函数。 --- ### 4. **与拷贝构造函数的关系** 即使类定义了拷贝构造函数,若编译器判定可以优化,仍会跳过调用: ```cpp class MyClass { public: MyClass() {} MyClass(const MyClass&) { cout << "Copy!"; } }; MyClass func() { return MyClass(); } // 不会输出"Copy" ``` - **性能优先**:优化避免了不必要的深拷贝,尤其对大型对象至关重要[^2]。 --- ### 总结 匿名类对象未触发复制构造函数的核心原因在于: 1. 编译器通过RVO/NRVO直接在目标内存构造对象。 2. C++标准允许复制省略,即使构造函数有副作用。 3. 匿名对象的临时性使其内存更易被复用。 ---
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