More Effective C++ 条款19：理解临时对象的来源

当程序员之间进行交谈时，他们经常把仅仅需要一小段时间的变量称为临时变量。例如
在下面这段swap(交换)例程里：
template
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跟本不是临时变量，它只是一个函数的
局部对象。
在C++中真正的临时对象是看不见的，它们不出现在你的源代码中。建立一个没有命名的
非堆（non-heap）对象会产生临时对象。这种未命名的对象通常在两种条件下产生：为
了使函数成功调用而进行隐式类型转换和函数返回对象时。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于程序的性能来说有着不可忽视的
影响。
影响。
首先考虑为使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。例如一个函数，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;
// 读入到一个字符和字符串中，用setw
// 避免缓存溢出，当读取一个字符串时
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，但是对应函数的正被绑定的
参数的类型是const string&。仅当消除类型不匹配后，才能成功进行这个调用，你的编
译器很乐意替你消除它，方法是建立一个string类型的临时对象。通过以buffer做为参
数调用string的构造函数来初始化这个临时对象。countChar的参数str被绑定在这个临
时的string对象上。当countChar返回时，临时对象自动释放。
这样的类型转换很方便（尽管很危险－参见条款5），但是从效率的观点来看，临时str
ing对象的构造和释放是不必要的开销。通常有两个方法可以消除它。一种是重新设计你
的代码，不让发生这种类型转换。这种方法在条款5中被研究和分析。另一种方法是通过
修改软件而不再需要类型转换，条款21讲述了如何去做。
仅当通过传值（by value）方式传递对象或传递常量引用（reference-to-const）参数
时，才会发生这些类型转换。当传递一个非常量引用（reference-to-non-const）参数
对象，就不会发生。考虑一下这个函数：
void uppercasify(string& str); // 把str中所有的字符
// 改变成大写
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-no
n-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环境是函数返回对象时。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。（有关为什么返回值是const的详细解
释，参见Effective C++条款21）
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。条
款22告诉我们进行这种转换的方法。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，
这是条款20的内容。
综上所述，临时对象是有开销的，所以你应该尽可能地去除它们，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-con
st）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。

 

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