Шаг 20 - Временные объекты. Неявные вызовы конструкторов и их подавление

Не удается углубиться в какую-либо тему. Приходится касаться по верхам, потом переключаться на что-то другое. С другой стороны, может это и правильно, часто достаточно только знать, что есть ТАКОЕ решение, а изучить детально можно и позже, когда сделаешь окончательный выбор. Да и не очень это интересно - что за радость переписать двадцать страниц из учебника, или перевести статью какого-нибудь доктора CS? Объяснения которого в точности так же логичны, как рассказ Ивана Бездомного насчет "...Берлиоза зарезало трамваем, а тот заранее знал про масло, которое Аннушка пролила" - то есть логика и связь есть - но только для него самого.

Чтож, к делу.

А кто такие временные объекты? Локальные переменные с замечательными именами a, a1, a2, a_1, tmp1, tmp2? (Кстати ни за что не берите на работу болванов, которые так именуют переменные; пусть на FoxPro пишут. Думаю написать про это отдельный Шаг - причины для немедленного увольнения.) Вообще-то нет. Временные объекты - это объекты, которые не имеют имен в коде и неявно создаются компилятором. Поскольку неявные "подарки" компилятора иногда бывают очень некстати, лучше заранее знать, чего можно ожидать от него. А зачем он их создает? Первое - при выполнении преобразования типов, для вызова функций. Второе - для возвращения объекта из функции.

Придется немного поэкспериментировать. Поэтому скопируйте себе код небольшого класса:

#include <iostream.h>
class CInt
{
private:
	int m_i;
	int m_instance;
	static int iCounter;
public:
	CInt ( int);
	CInt ( const CInt&);
	~CInt ();
	CInt operator+ (const CInt&);
	CInt& operator+=(const CInt&);
	CInt& operator= (const CInt&); //  operator int ();
};
int CInt::iCounter = 0;
CInt::CInt (int _i=0) : m_i(_i) {
	m_instance = ++iCounter;
	cout<<"defa constr " << m_instance << " "<< m_i<< endl;
}
CInt::CInt (const CInt& _i) : m_i(_i.m_i)
{
	m_instance = ++iCounter;
	cout<<"copy constr " << m_instance << " "<< m_i<< endl;
}
CInt::~CInt ()
{
	iCounter--;
	cout<<"~destructor " << m_instance << " "<< m_i<< endl;
}
 
CInt& CInt::operator=(const CInt& _i)
{
	m_i = _i.m_i;
	cout<<"assert oper " << m_instance << " "<< m_i<< endl;
	return *this;
}
CInt CInt::operator+(const CInt& _i)
{
	cout<<"addi operat " << m_instance << " "<< m_i<< endl;
	return CInt (m_i + _i.m_i);
}
CInt& CInt::operator+= (const CInt& _i)
{
	m_i+=_i.m_i;
	cout<<"autoadd ope " << m_instance << " "<< m_i<< endl;
	return *this;
}
/*
CInt::operator int ()
{
    return m_i;
}
*/
int main (void)
{
	cout << "start" << endl;
// Позиция 1.
	CInt i_test = CInt (2) + CInt (4);
	cout << "firststop" << endl;
	{
// Позиция 2
	}
	cout << "thirdstop" << endl;
	return 0;
}

Пояснения: класс представляет целые числа. Определены конструктор по умолчанию и копирования, присваивание, пара арифметических операторов, оператор преобразования в int (закомментирован). В функции main отмечены 2 позиции для экспериментов.

Еще момент - вызвала затруднения форма конструктора со списком инициализации, типа этой:

CClass::CClass (int _a, int _b, int _c)
		: m_a(_a), m_bc(_b, _c){};

Тут нет ничего такого, просто конструкторы членов-переменных и базовых классов вызываются явно со своими параметрами, это выгоднее чем создавать пустые, а потом в теле конструктора выполнять ПРИСВАИВАНИЕ при помощи оператора operator=().

Попробуем в позицию 1 поставить:

CInt i_test = 1 + 2;

Вызовется только один конструктор - по умолчанию. Это одно и то же:

CInt i_test = 3;  <=====> CInt i_test(3);

Попробуем так

CInt i_test;
i_test = CInt(1) + CInt(2);

Сначала создается первый объект, потом левый операнд, потом правый, потом результат, потом выполняется присваивание, потом оба операнда и результат удаляются, сразу после использования. Всего четыре объекта. Один - временный.

А если записать в одну строку?

CInt i_test = CInt(1) + CInt(2);

Подумаем немного. Сначала левый операнд, потом правый, потом результат, потом создается объект а при помощи конструктора копирования. Всего четыре. Три по умолчанию, один копирования. Лепота.

ДА НИЧЕГО ТАКОГО! Компилятору плевать на нашу логику. Он берет результат, и превращает его в i_test. Оптимизирует. Три вызова дефолт конструктора, и ни одного временного объекта.

Я встречал этот вопрос на BrainBench и на ProveIt.

А еще давайте сравним два варианта кода:

CInt i_test = CInt(1) + CInt(2) + CInt (4) + CInt(8);

и

CInt i_test = CInt (1);
i_test+=CInt(2);
i_test+=CInt(4);
i_test+=CInt(8);

Видите? В первом варианте конструктор вызывается 7 раз, а во втором 4.

С явными вызовами конструкторов все понятно. А неявные?

CInt i_test = CInt(1) + 2;

Компилятор пытается найти подходящий оператор operator+, но его нет для примитивного int. Тогда он считает, что конструктор CInt(int) - вполне подходящий способ преобразования, и на место двойки ставит CInt(2).

Теперь раскройте оператор operator int. Хочется ожидать разумного поведения компилятора; но увы - в нашем примере этого ожидать не стоит. Есть два способа вычислить последнее выражение - и компилятор не знает что выбрать, и подыхает, как Буриданов осел между двумя кучами сена. Чтобы помочь компилятору, нужно один вариант блокировать. Как?

  1. Не определять оператор преобразования, а определять вместо них функции, типа operator int() <==> asInt()
  2. В определении конструктора использовать модификатор explicit для подавления неявных вызовов.
  3. Использовать proxy-object - промежуточный объект наподобие курсора из Шага 16, все назначение которого - быть другим объектом когда нужно, и не быть им, когда не нужно. Словами больно заумно, проще нарисовать код.
// Класс прокси-объекта
class CProxyInt
{
friend class CInt;
private:
	int m_i;
public:
	CProxyInt (int _i):m_i(_i){};
	int getInt () const {return m_i;};
};
// Предыдущий класс инт.
class CInt
{
friend class CProxyInt;
private:
	int m_i;
	int m_instance;
	static int iCounter;
public:
// Конструктор по умолчанию изменен
	CInt ( CProxyInt);
	CInt ( const CInt&);
	~CInt ();
	CInt operator+ (const CInt&); 
	CInt& operator+=(const CInt&); 
	CInt& operator= (const CInt&);
//  operator int ();
};
int CInt::iCounter = 0;
// Реализация конструктора, вместо инта стоит прокси
CInt::CInt (CProxyInt _i=0) : m_i(_i.m_i)
{
	m_instance = ++iCounter;
	cout<<"defa constr " << m_instance << " "<< m_i << endl;
}
CInt a(5); // Это компилируется нормально
CInt a = 5; // А это нет. И все неявные вызовы тоже.

Видите, мы используем технику proxy уже второй раз, но совершенно в другом контексте. Общее то, что proxy применяется в том случае, если мы хотим определить свои законы преобразования типов и классов.

В этом смысле smart-указатель несомненно тоже рroxy, (уменьш. ласк. проксятник, проксятничек).


Предыдущий Шаг | Следующий Шаг | Оглавление
Автор Albert Makhmutov.