C++对象优化

Posted 2021-06-04 Redamanc

C++对象的优化

• • 为什么需要（对象）优化
  • 对象使用过程中都调用了哪些方法
  • • 示例代码：
    • 运行结果：
    • 结果解释：
  • 对象优化及规则
  • • 优化后的结果
    • 具体优化过程
    • 对象优化的三条规则

为什么需要（对象）优化

我们都知道，C语言和C++在程序执行中，都是通过调用一系列的函数来实现的。并且，很多时候，编译器会帮助我们做一系列的事情，比如（在编译类的成员方法的时候，编译器默认添加 this 指针，以此来确定是哪一个对象调用了该成员方法）。
得益于编译器或者说系统帮助我们做的一系列事情，我们可以更加方便地使用C++。
但是凡事有利必有弊，因为系统有时候会自己调用一系列的函数，从另一个角度来说，也一定程度上降低了效率。
而我们想要提高C++的执行效率，就需要了解程序（主要是对象）使用过程中都调用了哪些方法。

对象使用过程中都调用了哪些方法

示例代码：

我们首先来看这么一段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
public:
	Test(int a = 10)
		:ma(a)
	{
		cout << "Test(int)" << endl;
	}
	~Test()
	{
		cout << "~Test()" << endl;
	}
	Test(const Test& t)
		:ma(t.ma)
	{
		cout << "Test(const Test&)" << endl;
	}
	Test& operator=(const Test& t)
	{
		cout << "operator=" << endl;
		ma = t.ma;
		return *this;
	}
	int getdata()const { return ma; }
private:
	int ma;
};

Test GetObject(Test t) 
{
	int val = t.getdata();
	Test tmp(val);
	return tmp;
}

int main()
{
	Test t1;
	Test t2;
	t2 = GetObject(t1);

	return 0;
}

运行结果：

结果解释：

我们可以发现，代码中简单的几行，为什么运行结果会有这么多行呢？
实际上，这就是问题所在了。

详细地：

• 第一步，主函数中调用构造函数构造t1对象；
• 第二步，主函数中调用构造函数构造t2对象；
• 第三步，参数传递过程中，对于对象而言发生初始化而非赋值，所以调用了拷贝构造函数构造形参对象t；
• 第四步，在GetObject()函数中调用构造函数构造对象tmp；
• 第五步，局部对象tmp不能带出函数的作用域，所以，要想把tmp的数值带出来，就需要在主函数的栈帧上用tmp拷贝构造一个临时对象；
• 第六步，局部对象tmp析构；
• 第七步，局部形参对象t析构；
• 第八步，主函数main()栈帧上的临时对象赋值给t2；
• 第九步，主函数栈帧上的临时对象析构。
• 第十步，t2析构；
• 第十一步，t1析构。

对象优化及规则

优化后的结果

这是优化后的结果，我们可以发现：
实现了同样的功能代码；
优化前，调用了11条语句；
优化后，调用了4条语句；
代码执行的效率得到了大大的提高！

具体优化过程

一、我们可以做如下改动：
原来的：Test GetObject(Test t)
优化后：Test GetObject(Test& t)
做这一步的目的是，减少参数传递过程中的拷贝构造，并且，也少了形参对象的析构，简而言之，少了两条调用语句：

二、继续优化如下：
原来的：Test tmp(val);return tmp;
优化后：return Test(val);
这一步的目的是，减少局部变量tmp的构造，以及tmp的析构。

我们可以这么理解：
直接用临时对象取代原来定义好的局部对象，
之后用临时对象来构造一个主函数上的新对象；
这个时候编译器就会优化，不生成临时对象；
直接构造新对象。

三、继续优化如下：
原来的：Test t2;t2 = GetObject(t1);
优化后：Test t2 = GetObject(t1);
这一步的目的是，省去主函数栈帧上的临时对象的构造和析构，并且省去了赋值函数。
也就是说，这一步优化，省去了3步！

对象优化的三条规则

根据上述过程，我们可以总结规则如下：

1. 函数参数传递过程中，对象优先按引用传递，不要按值传递；
2. 函数返回对象的时候，应该优先返回一个临时对象，而不要返回一个定义过的对象；
3. 接收返回值是对象的函数调用的时候，优先按初始化的方式接收，不要按赋值的方式接收。