Шаг 20 - Временные объекты. Неявные вызовы конструкторов и их подавление.
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?
Не определять оператор преобразования, а определять вместо них функции, типа operator int() ‹-› asInt()
В определении конструктора использовать модификатор explicit для подавления неявных вызовов.
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).