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7 reference、const、new/delete

 
  • 2023年 08月15日
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7.1 reference

x 是整数，占4字节；p 是指针占4字节（32位）；`r` 代表`x`，那么`r`也是整数，占4字节

int x = 0;
int* p = &x; // 地址和指针是互通的
int& r = x; // 引用是代表x

引用与指针不同，只能代表一个变量，不能改变

引用底部的实现也是指针，但是注意 object 和它的 reference 的大小是相同的，地址也是相同的（是编译器制造的假象）

sizeof(r) == sizeof(x)
&x == &r

reference 通常不用于声明变量，用于参数类型和返回类型的描述

image-20230808091745371

以下 imag(const double& im) 和 imag(const double im) 的签名signature 在C++中是视为相同的——二者不能同时存在

double imag(const double& im) /*const*/ {....}
double imag(const double im){....} //Ambiguity

注意：const 是函数签名的一部分，所以加上后是可以共存的

7.2 const

const 加在函数后面 —— 常量成员函数（成员函数才有）：表示这个成员函数保证不改变 class 的 data

  const object non-const object
const member function（保证不改变 data members） ✔️ ✔️
non-const member function（不保证 data members 不变） ❌ ✔️

==COW==：Copy On Write

多个指针共享一个 “Hello”；但当a要改变内容时， 系统会单独复制一份出来给a来改，即 COW

image-20230801101907977

在常量成员函数中，数据不能被改变所以不需要COW；而非常量成员函数中数据就有可能被改变，需要COW

charT
operator[] (size_type pos)const
{
	.... /* 不必考虑COW */   
}

reference
operator[] (size_type pos)
{
    .... /* 必须考虑COW */
}

函数签名不包括返回类型但包括const，所以上面两个函数是共存的

当两个版本同时存在时，const object 只能调用 const 版本，non-const object 只能调用 non-const 版本

7.3 new delete

7.3.1 全局重载

  • 可以全局重载 operator new、operator delete、operator new[]、operator delete[]
  • 这几个函数是在 new 的时候，编译器的分解步骤中的函数，是给编译器调用的

注意这个影响非常大！

inline void* operator new(size_t size){....}
inline void* operator new[](size_t size){....}
inline void operator delete(void* ptr){....}
inline void operator delete[](void* ptr){....}

7.3.2 class中成员重载

  • 可以重载 class 中成员函数 operator new、operator delete、operator new[]、operator delete[]
  • 重载之后，new 这个类时，编译器会使用重载之后的
class Foo
{
public：
    void* operator new(size_t size){....}
    void operator delete(void* ptr, size_t size){....} // size_t可有可无
    
    void* operator new[](size_t size){....}
    void operator delete[](void* ptr, size_t size){....} // size_t可有可无
    ....
}

// 这里优先调用 members，若无就调用 globals
Foo* pf = new Foo;
delete pf;

// 这里强制调用 globals
Foo* pf = ::new Foo;
::delete pf;

7.3.3 placement new delete

可以重载 class 成员函数 placement new operator new()，可以写出多个版本，前提是每一个版本的声明有独特的传入参数列，且其中第一个参数必须是 size_t，其余参数出现于 new(.....) 小括号内（即 placement arguments）

Foo* pf = new(300, 'c') Foo; // 其中第一个参数size_t不用写
// 对应的operator new
void* operator new (size_t size, long extra, char init){....}

我们也可以重载对应的 class 成员函数 operator delete()，但其不会被delete调用，只当 new 调用的构造函数抛出异常 exception 的时候，才会调用来归还未能完全创建成功的 object 占用的内存

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