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对象复制问题 && lvalue-rvalue…

2018-06-17 23:40:28来源：未知阅读 ()

按值传递实参到函数和函数返回临时变量的副本，函数的效率对执行性能来说至关重要

如果避免这样的复制操作，则执行时间可能会大大缩短。

class CMessage
{
private:
    char * m_pMessage;

public:
    void showIt()const
    {
        cout << m_pMessage << endl;
    }
    //构造函数
    CMessage(const char* text = "Default message")
    {
        cout << " 构造函数" << endl;

        size_t length{ strlen(text) + 1 };
        m_pMessage = new char[length + 1];
        strcpy_s(m_pMessage, length + 1, text);
    }
    //复制构造函数
    CMessage(const CMessage & aMess)
    {
        cout << "复制构造函数" << endl;
        size_t len{ strlen(aMess.m_pMessage) + 1 };
        this->m_pMessage = new char[len];
        strcpy_s(m_pMessage, len, aMess.m_pMessage);
    }
    //重载赋值运算符
    CMessage & operator=(const CMessage & aMess)
    {
        cout << "重载赋值运算符函数" << endl;
        if (this != &aMess)
        {
            delete[]m_pMessage;
            size_t length{ strlen(aMess.m_pMessage) + 1 };
            m_pMessage = new char[length];
            strcpy_s(this->m_pMessage, length, aMess.m_pMessage);
        }
        return *this;
    }

    CMessage operator+(const CMessage & aMess)
    {
        cout <<"重载加法运算符函数" << endl;
        size_t len{strlen(m_pMessage)+strlen(aMess.m_pMessage)+1};
        CMessage message;
        message.m_pMessage = new char[len];

        strcpy_s(message.m_pMessage,len,m_pMessage);
        strcat_s(message.m_pMessage,len,aMess.m_pMessage);

        return message;
    }

    //析构函数
    ~CMessage()
    {
        cout << " 析构函数" << endl;
        delete[]m_pMessage;
    }
};
int main()
{
    CMessage motto1{ "Amiss is " };
    CMessage motto2{"as good as a mile"};
    CMessage motto3;

    motto3 = motto1 + motto2;

    motto3.showIt();
}

运行结果如下：

构造函数　　　　　　　　　　　　//motto1调用
构造函数　　　　　　　　　　　　//motto2调用
构造函数　　　　　　　　　　　　//motto3调用
重载加法运算符函数　　　　　　　
构造函数　　　　　　　　　　　　//operator+()中message对象调用
复制构造函数　　　　　　　　　　 //返回时对message对象的复制，生成message的临时副本
析构函数　　　　　　　　　　　　//message调用，销毁临时对象
重载赋值运算符函数　　　　　　　 //motto3调用operator=()
析构函数　　　　　　　　　　　 //message的临时副本调用
Amiss is as good as a mile
析构函数
析构函数
析构函数

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改进方法：应用rvalue引用形参

当源对象是一个临时对象，在复制操之后立即就被销毁时，复制的替代方案是偷用由 m_pMessage 成员指向的临时对象的内存，并传送到目标对象。

如果这么做，那么不需要为目标对象分配更多的内存，不需要复制对象，也不需要释放源对象拥有的内存。

在操作完成以后将立即销毁源对象，因此这么做没有风险，只是加快了执行速度。

实现此技术的关键是检测复制操作中何时是一个 rvalue。

　　CMessage(const CMessage & aMess)
　　{
　　　　 cout << "复制构造函数" << endl;
　　　　size_t len{ strlen(aMess.m_pMessage) + 1 };
　　　　 this->m_pMessage = new char[len];
　　　　 strcpy_s(m_pMessage, len, aMess.m_pMessage);
　　 }

　　CMessage(CMessage && aMess)
　 {
  　　　　cout << "" << endl;
  　　　　m_pMessage = aMess.m_pMessage;
  　　　　aMess.m_pMessage = nullptr;　　　　　　//必须要这么做，防止删除原指向的内存
　 }

我们知道用对象初始化当前对象、返回临时对象都会调用复制构造函数。

motto3 = motto1 + motto2;调用重载加法运算符函数后会产生临时变量 message。

而对临时变量的复制产生需要的临时副本会增加运行时间。

所以，临时变量的副本可以直接“偷用”源临时变量对象成员指向的内存。通过以上两个函数比较可知，lvalue引用形参多了复制的操作。

难道要 lvalue引用形参的形式没有用了吗？

若: motto3=motto1 时，可知必须用 lvalue 引用形参的形式。如果 rvalue 可用，将会使两个对象同时指向一块内存。

所以， rvalue 针对临时变量。

可以像下面这样额外创建 operator=()函数的重载

　　CMessage & operator=(CMessage && aMess)
　　 {
　　　　 cout <<"Move assignment operator function called." << endl;
　　　　  delete[]m_pMessage;
　　　　  m_pMessage = aMess.m_pMessage;
　　　　  aMess.m_pMessage = nullptr;　　　　　　　//必须要这么做，防止删除原指向的内存
　　　　 return *this;
　　 }

　　CMessage & operator=(const CMessage & aMess)
　　{
　　　　　cout << "重载赋值运算符函数" << endl;
　　　　　if (this != &aMess)
　　　　　{　　 delete[]m_pMessage;
　　　　　　　　size_t length{ strlen(aMess.m_pMessage) + 1 };
　　　　　　　m_pMessage = new char[length];
　　　　　　　　strcpy_s(this->m_pMessage, length, aMess.m_pMessage);
　　　　　}
　　　　　return *this;
　　}

观察这两个 lvalue、rvalue引用形参重载赋值运算符函数的区别：

motto3 = motto1 + motto2;调用重载加法运算符函数后会产生临时变量 message。在函数返回时又调用 rvalue引用形参类型的复制构造函数，

产生临时对象 message 的临时副本。

之后调用重载赋值运算符函数，由于此时仍是临时对象的副本，

所以，仍可以采用“ 偷换 ”源临时变量对象成员指向的内存。而避免赋值函数对对象成员的复制。

临时对象由编译器生成，使用之后会自动调用析构函数释放。

所以此处需要我们通过观察代码运行，自己来理解。

　　CMessage operator+(const CMessage & aMess)
　 {
  　　cout <<"重载加法运算符函数" << endl;
  　　size_t len{strlen(m_pMessage)+strlen(aMess.m_pMessage)+1};
  　　CMessage message;
  　　message.m_pMessage = new char[len];

　　 strcpy_s(message.m_pMessage,len,m_pMessage);
　　strcat_s(message.m_pMessage,len,aMess.m_pMessage);

　　return message;
　 }

不知道你有没想过哟，为什么上面函数没有返回引用，引用可以避免不必要的复制，不是很方便吗？

添加引用 CMessage & operator+(const CMessage & aMess)

运行结果：

　　构造函数
　　构造函数
　　构造函数
　　重载加法运算符函数
　　构造函数
　　析构函数
　　重载赋值运算符函数
请按任意键继续. . .

发现程序崩溃，运行到重载赋值运算符函数就不能继续运行了。

Why?

如果被返回的对象是被调用函数中的局部变量，则不应按引用方式返回它。

因为，在被调用函数执行完毕时，局部对象将调用其析构函数。

如果函数返回一个没有公有复制构造函数的类（如 ostream 类）的对象，它必须返回指向对象的引用。

如果在类中定义了 operator=()成员函数和复制构造函数时，将形参定义为非常量 rvalue 引用，则需要确保也定义了具有 const lvalue引用形参的标准版本。