技术标签: new 执行期语意 Inside C++ object model
{
Point point;
//point.Point::Point()一般而言放在这里
...
//point.Point::~Point()一般而言放在这里
}
如果一个区段(以{}括起来的区域)或函数中由一个以上的离开点,情况就不同了。Destructor必须被放在每一个离开点(当时object还存活)之前,比如:
{
Point point;
//constructor在这里行动
switch (int(point.x())) {
case -1:
//destructor在这里
return;
case 0:
//destructor在这里
return;
case 1:
//destructor在这里
return;
case default:
//destructor在这里
return;
}
//destructor在这里
}
{
if (cache)
return 1;
Point xx;
//xx的constructor在这里行动
if (xx == value)
//xx的destructor在这里行动
return 1;
else
//xx的destructor在这里行动
return 0;
}
如果有以下程序片段:
Matrix identity;
main()
{
//identity必须在此处被初始化
Matrix m1 = identity;
return 0;
}
C++保证,一定会在main()函数中第一次用到identity之前,把identity构造出来,而在main()函数结束之前把identity摧毁掉。像identity这样的所谓的global obgect如果有constructor和destructor的话,我们就说它需要静态的初始化操作和内存释放操作。
C++程序中所有的global objects都被放置在程序的data segment中.如果明确指定给它一个值,object将以该值为初值.否则object所配置到的内存内容为0.因此在下面这段码中:
int v1 = 1024;
int v2;
v1和v2都被配置于程序的data segment,v1值为1024,v2值为0(这和C略有不同,C并不自动设定初值)。虽然 class object在编译时期可以被放置于data segment中并且内容为0,但constructor一直要到程序激活(startup)时才会实施.必须对一个"放置于program data segment中的object的初始化表达式"做评估,这正是为什么一个object需要静态初始化的原因。
下面是静态初始化方法:
1.为每一个需要静态初始化的档案产生一个_sti()函数,内带必要的constructor调用操作或 inline expansions.例如前面所说的identity对象会在matrix.c中产生出下面的_sti()函数(sti可能是 static initialization的缩写):
__sti__matrix_C__identity() {
identity.Matrix::Matrix(); // 这就是 static initialization
}
其中matrix_c是文件名编码,_identity表示文件中所定义的第一个 static object.在__sti之后附加上这两个名称,可以为可执行文件提供一个独一无二的识别符号.
假设有以下程序片段:
const Matrix &identity() {
static Matrix mat_identity;
// ...
return mat_identity;
}
Local static class object保证了什么样的语意?
假设有下列的数组定义:
Point knots[10];
需要完成什么呢?如果Point既没有定义一个constructor也没有定义一个destructor,那么工作不会比建立一个"内建(build-in)类型所组成的数组"更多,也就是说,只需配置足够的内存以储存10个连续的Point元素.
void *vec_new() {
void *array, // 数组起始地址
size_t elem_size, // 每一个class object的大小
int elem_count; // 数组中的元素数目
void (*constructor)(void *),
void (*destruction)(void *, char)
}
其中constructor和destructor参数是这个 class 的default construct和default destructor的函数指针.Point knots[10];
vec_new(&knots, sizeof(Point), 10, &Point::Point, 0);
如果Point也定义了一个destructor,当knots的生命结束时,该destructor也必须施行于那10个Point元素上.这是一个经由一个类似的
vec_delete()的runtime library函数完成的,其
函数类型如下:
void *vec_delete{
void *array, // 数组起始地址
size_t elem_size, // 每一个class object的大小
int elem_count, // 数组中的元素数目
void (*destructor)(void *, char)
}
有些编译器会另外增加一些参数,用以传递其他数值,以便能有条件地导引vec_delete()的逻辑,在vec_delete()中,destructor被施行于elem_count个元素上.
Point knots[10] = {
Point, //明显获得初值的
Point(1.0, 1.0, 0.5), //明显获得初值的元素
-1.0 //明显获得初值的元素
};
对于那些明显获得初值的元素,vec_new不再有必要.对于那些尚未被初始化的元素,vec_new()的施行方式就像面对"由class elements组成的数组,而该数组没有explicit initialization list"一样,因此上一个定义很可能被转换为:
Point knots[10];
// 明确地初始化前3个元素
Point::Point(&knots[0]);
Point::Point(&knots[1], 1.0, 1.0, 0.5);
Point::Point(&knots[2], -1.0, 0.0, 0.0);
// 以vec_new初始化后7个元素
vec_new(&knots+3, sizeof(Point), 7, &Point::Point, 0);
运算符new的使用,看起来似乎是个单一运算,比如
int *pi=new int(5);
但事实上它是由两个步骤完成的:
1.通过适当的new运算符函数实例,配置所需的内存:
//调用函数库中的new运算符
int *pi=__new(sizeof(int));
2.将配置得来的对象设立初值:
*pi=5;
delete运算符的情况类似,delete pi;
相当于是:
if(pi!=0)
__delete(pi);
注意:在C++中,new运算符实际上总是以标准的C malloc()完成,虽然并没有规定一定得这么做不可。相同情况下,delete运算符也总是以标准的C free()完成。
struct simple_aggr
{
float f1, f2;
};
simple_aggr *p_aggr = new simple_aggr[5];
vec_new()也不会被调用,因为simple_aggr并没有定义一个constructor或destructor,所以配置数组以及清除p_aggr数组的操作,只是单纯地获得内存和释放内存而已。这些操作由new和delete运算符来完成就行了。
placement new:只是operator new重载的一个版本。它并不分配内存,只是返回指向已经分配好的某段内存的一个指针。因此不能删除它,但需要调用对象的析构函数。
如果你想在已经分配的内存中创建一个对象,使用new时行不通的。也就是说placement new允许你在一个已经分配好的内存中(栈或者堆中)构造一个新的对象。原型中void* p实际上就是指向一个已经分配好的内存缓冲区的的首地址。
调用方式如下:
Point2w *ptw=new(arena)Point2w;
函数形式是:
void *operator new(size_t,void *p)
{
return p;
}
事实上这只是所发生操作的一半而已。另外一半无法由程序员产生出来。
Placement new operator所扩充的另一半是将Point2w constructor自动实施于arena所指的地址上:
Point2w *ptw = (Point2w*)arena;
if (ptw != 0)
ptw->Point2w::Point2w();
这正是placement operator new牛逼的地方,这段代码决定objects被放置在哪里;编译器保证object的constructor会施行于其上。
注意下面这个问题:
void fooBar() {
Point2w *p2w = new(arena)Point2w;
p2w = new(arena)Point2w;
}
如果placement operator在原已存在的一个object上构造新的object,而该既存的object有destructor,这个destructor并不会被调用。调用gaidestructor的方法之一是将那个指针delete掉。不过这是个严重的错误:
delete p2w;
p2w=new(arena)Point2w;
如上操作,delete运算符会发生作用,这是我们所期待的。但是它也会释放由p2w所指的内存,这却不是我们所希望的,因为后面那条语句马上就会用到p2w了。因此,正确的方法是显示地调用destructor并保留存储空间以便再次使用。
p2w->~Point2w;
p2w=new(arena)Point2w;
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