C++简明分析临时对象是什么

目录

• 一、初探临时对象
• 1.问题
• 2.思考
• 3.答案
• 二、编译器的行为
• 三、小结

一、初探临时对象

1.问题

下面的程序输出什么?为什么?

下面编写程序进行实验：

#include <stdio.h>
class Test {
    int mi;
public:
    Test(int i) {
        mi = i;
    }
    Test() {
        Test(0);
    }
    void print() {
        printf("mi = %d\n", mi);
    }
};
int main()
{
    Test t;
    t.print();
    return 0;
}

输出结果如下：

程序意图：

• 在 Test() 中以 0 作为参数调用 Test(int i)
• 将成员变量 mi 的初始值设置为 0

运行结果：

• 成员变量 mi 的值为随机值

2.思考

构造函数是一个特殊的函数

• 是否可以直接调用?
• 是否可以在构造函数中调用构造函数?
• 直接调用构造函数的行为是什么?

3.答案

• 直接调用构造函数将产生一个临时对象
• 临时对象的生命周期只有一条语句的时间（过了这条 C++ 语句，临时对象将被析构而不复存在）
• 临时对象的作用域只在一条语句中
• 临时对象是 C++ 中值得警惕的灰色地带

可以将上面代码写成这样，避免临时对象：

#include <stdio.h>
class Test {
    int mi;
    void init(int i)
    {
        mi = i;
    }
public:
    Test(int i) {
       init(i);
    }
    Test() {
       init(0);
    }
    void print() {
        printf("mi = %d\n", mi);
    }
};
int main()
{
    Test t;
    t.print();
    return 0;
}

输出结果如下：

再来看一个程序，深刻体会一下临时对象：

#include <stdio.h>
class Test {
    int mi;
    void init(int i)
    {
        mi = i;
    }
public:
    Test(int i) {
        printf("Test(int i)\n");
        init(i);
    }
    Test() {
        printf("Test()\n");
        init(0);
    }
    void print() {
        printf("mi = %d\n", mi);
    }
    ~Test()
    {
        printf("~Test()\n");
    }
};
int main()
{
    printf("main begin\n");
    Test();
    Test(10);
    printf("main end\n");
    return 0;
}

输出结果如下：

这个程序很好的说明了临时对象的生命周期只有一条语句的时间（过了这条 C++ 语句，临时对象将被析构而不复存在）

二、编译器的行为

现代 C++ 编译器在不影响最终执行结果的前提下，会尽力减少临时对象的产生！！！

下面来看一个例子：

#include <stdio.h>
class Test
{
    int mi;
public:
    Test(int i)
    {
        printf("Test(int i) : %d\n", i);
        mi = i;
    }
    Test(const Test& t)
    {
        printf("Test(const Test& t) : %d\n", t.mi);
        mi = t.mi;
    }
    Test()
    {
        printf("Test()\n");
        mi = 0;
    }
    int print()
    {
        printf("mi = %d\n", mi);
    }
    ~Test()
    {
        printf("~Test()\n");
    }
};
Test func()
{
    return Test(20);
}
int main()
{
    //Test t(10); 等价于 Test t = Test(10);
    Test t = Test(10); // ==> Test t = 10;
    Test tt = func();  // ==> Test tt = Test(20); ==> Test tt = 20;
    t.print();
    tt.print();
    return 0;
}

输出结果如下：

注意两点：

• 通过输出结果可以看到【编译器并没有按照生成临时对象，再用临时对象初始化 t 对象（其中涉及调用拷贝构造函数）】的步骤，因为现代的编译器都会尽力避免临时对象的产生。
• Test t = Test(10); 等价于 Test t = 10; 写成Test t = 10; 可以杜绝临时对象的产生。因为临时对象的产生会带来性能上的问题，Test t = Test(10); 相当于调用了两次构造函数， 而 Test t = 10; 少调用一次函数，性能得到提升。

三、小结

• 直接调用构造函数将产生一个临时对象
• 临时对象是性能的瓶颈，也是 bug 的来源之一
• 现代 C++ 编译器会尽力避开临时对象
• 实际工程开发中需要人为的避开临时对象