對象複製問題 && lvalue-rvalue_ZenDei技術網路在線

按值傳遞實參到函數和函數返回臨時變數的副本，函數的效率對執行性能來說至關重要如果避免這樣的複製操作，則執行時間可能會大大縮短。 ...

按值傳遞實參到函數和函數返回臨時變數的副本，函數的效率對執行性能來說至關重要

如果避免這樣的複製操作，則執行時間可能會大大縮短。

class CMessage
{
private:
    char * m_pMessage;

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

        size_t length{ strlen(text) + 1 };
        m_pMessage = new char[length + 1];
        strcpy_s(m_pMessage, length + 1, text);
    }
    //複製構造函數
    CMessage(const CMessage & aMess)
    {
        cout << "複製構造函數" << endl;
        size_t len{ strlen(aMess.m_pMessage) + 1 };
        this->m_pMessage = new char[len];
        strcpy_s(m_pMessage, len, aMess.m_pMessage);
    }
    //重載賦值運算符
    CMessage & operator=(const CMessage & aMess)
    {
        cout << "重載賦值運算符函數" << 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 <<"重載加法運算符函數" << 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;
    }

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

    motto3 = motto1 + motto2;

    motto3.showIt();
}

運行結果如下：

構造函數　　　　　　　　　　　　//motto1調用
構造函數　　　　　　　　　　　　//motto2調用
構造函數　　　　　　　　　　　　//motto3調用
重載加法運算符函數　　　　　　　
構造函數　　　　　　　　　　　　//operator+()中message對象調用
複製構造函數　　　　　　　　　　 //返回時對message對象的複製，生成message的臨時副本
析構函數　　　　　　　　　　　　//message調用，銷毀臨時對象
重載賦值運算符函數　　　　　　　 //motto3調用operator=()
析構函數　　　　　　　　　　　 //message的臨時副本調用
Amiss is as good as a mile
析構函數
析構函數
析構函數

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改進方法：應用rvalue引用形參

當源對象是一個臨時對象，在複製操之後立即就被銷毀時，複製的替代方案是偷用由 m_pMessage 成員指向的臨時對象的記憶體，並傳送到目標對象。

如果這麼做，那麼不需要為目標對象分配更多的記憶體，不需要複製對象，也不需要釋放源對象擁有的記憶體。

在操作完成以後將立即銷毀源對象，因此這麼做沒有風險，只是加快了執行速度。

實現此技術的關鍵是檢測複製操作中何時是一個 rvalue。

　　CMessage(const CMessage & aMess)
　　{
　　　　 cout << "複製構造函數" << 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;　　　　　　//必須要這麼做，防止刪除原指向的記憶體
　 }

我們知道用對象初始化當前對象、返回臨時對象都會調用複製構造函數。

motto3 = motto1 + motto2;調用重載加法運算符函數後會產生臨時變數 message。

而對臨時變數的複製產生需要的臨時副本會增加運行時間。

所以，臨時變數的副本可以直接“偷用”源臨時變數對象成員指向的記憶體。通過以上兩個函數比較可知，lvalue引用形參多了複製的操作。

難道要 lvalue引用形參的形式沒有用了嗎？

若: motto3=motto1 時，可知必須用 lvalue 引用形參的形式。如果 rvalue 可用，將會使兩個對象同時指向一塊記憶體。

所以， rvalue 針對臨時變數。

可以像下麵這樣額外創建 operator=()函數的重載

　　CMessage & operator=(CMessage && aMess)
　　 {
　　　　 cout <<"Move assignment operator function called." << endl;
　　　　  delete[]m_pMessage;
　　　　  m_pMessage = aMess.m_pMessage;
　　　　  aMess.m_pMessage = nullptr;　　　　　　　//必須要這麼做，防止刪除原指向的記憶體
　　　　 return *this;
　　 }

　　CMessage & operator=(const CMessage & aMess)
　　{
　　　　　cout << "重載賦值運算符函數" << 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;
　　}

觀察這兩個 lvalue、rvalue引用形參重載賦值運算符函數的區別：

motto3 = motto1 + motto2;調用重載加法運算符函數後會產生臨時變數 message。在函數返回時又調用 rvalue引用形參類型的複製構造函數，

產生臨時對象 message 的臨時副本。

之後調用重載賦值運算符函數，由於此時仍是臨時對象的副本，

所以，仍可以採用“ 偷換 ”源臨時變數對象成員指向的記憶體。而避免賦值函數對對象成員的複製。

臨時對象由編譯器生成，使用之後會自動調用析構函數釋放。

所以此處需要我們通過觀察代碼運行，自己來理解。

　　CMessage operator+(const CMessage & aMess)
　 {
  　　cout <<"重載加法運算符函數" << 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;
　 }

不知道你有沒想過喲，為什麼上面函數沒有返回引用，引用可以避免不必要的複製，不是很方便嗎？

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

運行結果：

　　構造函數
　　構造函數
　　構造函數
　　重載加法運算符函數
　　構造函數
　　析構函數
　　重載賦值運算符函數
請按任意鍵繼續. . .

發現程式崩潰，運行到重載賦值運算符函數就不能繼續運行了。

Why?

如果被返回的對象是被調用函數中的局部變數，則不應按引用方式返回它。

因為，在被調用函數執行完畢時，局部對象將調用其析構函數。

如果函數返回一個沒有公有複製構造函數的類（如 ostream 類）的對象，它必須返回指向對象的引用。

如果在類中定義了 operator=()成員函數和複製構造函數時，將形參定義為非常量 rvalue 引用，則需要確保也定義了具有 const lvalue引用形參的標準版本。

編譯器會提供它們的預設版本，逐一成員的進行複製。