C/C++编程：理解临时对象的来源

朱雀 2023-01-12 11:41 130阅读 0赞

template<class T>
    void swap(T& object1, T& object2)
    {
      T temp = object1;
      object1 = object2;
      object2 = temp;
    }

通常把temp叫做临时变量。不过就C++而言，temp根本不是临时对象，它只是一个函数的局部对象。

再C++中真正的临时对象是看不见的，它们不会出现在你的源代码中。**建立一个没有命名的non-heap对象会产生临时对象**。这种未命名的对象通常在两种情况下产生：

*  为了使函数成功调用而进行隐式类型转换
 *  函数返回对象时

理解如何和为什么建立这些临时对象是很重要的，因为构造和释放它们的开销对程序的性能来说有着不可忽视的影响。

首先考虑为使这个函数成功调用而建立临时对象这种情况。当传送给函数的对象类型与参数类型不匹配时会产生这种情况。比如一个函数，它用来计算一个字符在字符串中出现的次数：

//返回ch在str中出现的次数
    size_t countChar(const string& str, char ch);
    
    char buffer[MAX_STRING_LEN];
    char c;
    
    //读入一个字符和字符串中，用setw避免缓存溢出
    cin >> c >> setw(MAX_STRING_LEN) >> buffer;
    cout << "There are " << countChar(buffer, c)
         << " occurrences of the character " << c
         << " in " << buffer << endl;

看一下countChar的调用。第一个被传送的参数是字符数组，但是对应函数的被绑定的参数类型是const string&。仅当消除类型不匹配时，才能出成果进行调用，编译器会默认消除它，方法是：建立一个string类型的临时对象，通过以buffer作为参数调用string的构造函数来初始化这个临时对象。countChar的参数str被绑定到这个临时的string对象上。当countChar返回时，临时对象自动释放。

**仅当通过传值方式传递对象或者传递常量引用参数时，才会发生这些类型转换。当传递一个非常量引用参数对象，就不会发生**。比如

void uppercasify(string& str);

在字符计数的例子里，能够成功传递char数组到countChar中，但是在这里试图用char数组调用upeercasify函数，则不会成功

char subtleBookPlug[] = "Effective C++";
    uppercasify(subtleBookPlug);                // 错误!

没有为使调用成功而建立临时对象，为什么呢？

**假设建立一个临时对象，那么临时对象将被传递到upeercasify中，其会修改这个临时对象**，把它的字符改成大写。但是对subtleBookPlug函数调用的真正参数没有任何影响；仅仅改变了临时从subtleBookPlug生成的string对象。无疑这不是程序员所希望的。程序员传递subtleBookPlug参数到uppercasify函数中，期望修改subtleBookPlug的值。当程序员期望修改非临时对象时，对非常量引用（references-to-non-const）进行的隐式类型转换却修改临时对象。这就是为什么C++语言禁止为非常量引用（reference-to-non-const）产生临时对象。这样非常量引用（reference-to-non-const）参数就不会遇到这种问题。

建立临时对象的第二种情况是函数返回对象时。

例如operator+必须返回一个对象，以表示它的两个操作数的和（参见Effective C++ 条款23）。例如给定一个类型Number，这种类型的operator+被这样声明：

const Number operator+(const Number& lhs,const Number& rhs);

这个函数的返回值是临时的，因为它没有被命名：它只是函数的返回值。你必须为每次调用operator+构造和释放这个对象而付出代价

通常你不想付出这样的开销。对于这种函数，你可以切换到operator=，而避免开销。不过对于大多数返回对象的函数来说，无法切换到不同的函数，从而没有办法避免构造和释放返回值。至少在概念上没有办法避免它。然而概念和现实之间又一个黑暗地带，叫做优化，有时你能以某种方法编写返回对象的函数，以允许你的编译器优化临时对象。这些优化中，最常见和最有效的是返回值优化。

综上所述，**临时对象是有开销的，所以你应该尽可能的去除它们**。然而更重要的是训练自己寻找可能建立临时对象的地方。**在任何时候只要见到常量引用（reference-to-const）参数，就存在建立临时对象而绑定在参数上的可能性。在任何时候只要见到函数返回对象，就会有一个临时对象被建立（以后被释放）**。学会寻找这些对象构造，你就能显著地增强透过编译器表面动作而看到其背后开销的能力。