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用汇编的眼光看C++(之算术符重载)

2011-10-06

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】 算术符重载是类的有一个特性,但是每个人使用的方法不一样。用的好,则事半功倍;但是如果不正确的使用,则会后患无穷。...

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】

算术符重载是类的有一个特性,但是每个人使用的方法不一样。用的好,则事半功倍;但是如果不正确的使用,则会后患无穷。

(1) 简单算术符介绍

那什么是算术符重载呢?我们可以举个例子。一般来说,我们定义两个int类型的变量的话,我们就可应对这两个类型进行加、减、乘、除的操作,同时还能比较判断、打印、数组操作、*号操作等等。那么如果我们想自己定义的类也具有这样的属性,那我们应该怎么办呢?当然就要算术符重载了。首先,我们对基本class做一个定义:

class desk

{

public:

int price;

desk(int value):price(value) {}

~desk() {}

desk& operator+= (desk& d){

this->price += d.price;

return *this;

}

};

class desk

{

public:

int price;

desk(int value):price(value) {}

~desk() {}

desk& operator+= (desk& d){

this->price += d.price;

return *this;

}

};

下面,可以用一个范例函数说明一下使用的方法:

74: desk n(5);

0040126D push 5

0040126F lea ecx,[ebp-10h]

00401272 call @ILT+0(desk::desk) (00401005)

00401277 mov dword ptr [ebp-4],0

75: desk m(10);

0040127E push 0Ah

00401280 lea ecx,[ebp-14h]

00401283 call @ILT+0(desk::desk) (00401005)

00401288 mov byte ptr [ebp-4],1

76: n += m;

0040128C lea eax,[ebp-14h]

0040128F push eax

00401290 lea ecx,[ebp-10h]

00401293 call @ILT+40(desk::operator+=) (0040102d)

77: }

74: desk n(5);

0040126D push 5

0040126F lea ecx,[ebp-10h]

00401272 call @ILT+0(desk::desk) (00401005)

00401277 mov dword ptr [ebp-4],0

75: desk m(10);

0040127E push 0Ah

00401280 lea ecx,[ebp-14h]

00401283 call @ILT+0(desk::desk) (00401005)

00401288 mov byte ptr [ebp-4],1

76: n += m;

0040128C lea eax,[ebp-14h]

0040128F push eax

00401290 lea ecx,[ebp-10h]

00401293 call @ILT+40(desk::operator+=) (0040102d)

77: }

大家可以把重点放在76句上面,不过74、75句我们也会稍微介绍一下:

74句: 创建desk类型的临时变量n,调用构造函数

75句: 创建desk类型的临时变量m,调用构造函数

76句: 两个desk类型的数据相加,但是在汇编的形式上面,我们发现编译器把这段代码解释成函数调用,也就是我们在上面定义的算术符重载函数。

(2)new、free重载

在C++里面,我们不光可以对普通的算术符进行重载处理,还能对new、free进行重载。通过重载new、free,我们还可以加深对代码的认识,正确认识构造、析构、堆内存分配的原理。

首先,我们对new和delete进行重载定义:

class desk

{

public:

int price;

desk(int value):price(value) {}

~desk() {}

void* operator new(size_t size) {return malloc(size);}

void operator delete (void* pData) { if(NULL != pData) free(pData);}

};

class desk

{

public:

int price;

desk(int value):price(value) {}

~desk() {}

void* operator new(size_t size) {return malloc(size);}

void operator delete (void* pData) { if(NULL != pData) free(pData);}

}; 那么使用呢?

72: desk* d = new desk(10);

0040127D push 4

0040127F call @ILT+65(desk::operator new) (00401046)

00401284 add esp,4

00401287 mov dword ptr [ebp-18h],eax

0040128A mov dword ptr [ebp-4],0

00401291 cmp dword ptr [ebp-18h],0

00401295 je process+56h (004012a6)

00401297 push 0Ah

00401299 mov ecx,dword ptr [ebp-18h]

0040129C call @ILT+5(desk::desk) (0040100a)

004012A1 mov dword ptr [ebp-24h],eax

004012A4 jmp process+5Dh (004012ad)

004012A6 mov dword ptr [ebp-24h],0

004012AD mov eax,dword ptr [ebp-24h]

004012B0 mov dword ptr [ebp-14h],eax

004012B3 mov dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh

004012BA mov ecx,dword ptr [ebp-14h]

004012BD mov dword ptr [ebp-10h],ecx

73: delete d;

004012C0 mov edx,dword ptr [ebp-10h]

004012C3 mov dword ptr [ebp-20h],edx

004012C6 mov eax,dword ptr [ebp-20h]

004012C9 mov dword ptr [ebp-1Ch],eax

004012CC cmp dword ptr [ebp-1Ch],0

004012D0 je process+91h (004012e1)

004012D2 push 1

004012D4 mov ecx,dword ptr [ebp-1Ch]

004012D7 call @ILT+0(desk::`scalar deleting destructor') (00401005)

004012DC mov dword ptr [ebp-28h],eax

004012DF jmp process+98h (004012e8)

004012E1 mov dword ptr [ebp-28h],0

74: }

72: desk* d = new desk(10);

0040127D push 4

0040127F call @ILT+65(desk::operator new) (00401046)

00401284 add esp,4

00401287 mov dword ptr [ebp-18h],eax

0040128A mov dword ptr [ebp-4],0

00401291 cmp dword ptr [ebp-18h],0

00401295 je process+56h (004012a6)

00401297 push 0Ah

00401299 mov ecx,dword ptr [ebp-18h]

0040129C call @ILT+5(desk::desk) (0040100a)

004012A1 mov dword ptr [ebp-24h],eax

004012A4 jmp process+5Dh (004012ad)

004012A6 mov dword ptr [ebp-24h],0

004012AD mov eax,dword ptr [ebp-24h]

004012B0 mov dword ptr [ebp-14h],eax

004012B3 mov dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh

004012BA mov ecx,dword ptr [ebp-14h]

004012BD mov dword ptr [ebp-10h],ecx

73: delete d;

004012C0 mov edx,dword ptr [ebp-10h]

004012C3 mov dword ptr [ebp-20h],edx

004012C6 mov eax,dword ptr [ebp-20h]

004012C9 mov dword ptr [ebp-1Ch],eax

004012CC cmp dword ptr [ebp-1Ch],0

004012D0 je process+91h (004012e1)

004012D2 push 1

004012D4 mov ecx,dword ptr [ebp-1Ch]

004012D7 call @ILT+0(desk::`scalar deleting destructor') (00401005)

004012DC mov dword ptr [ebp-28h],eax

004012DF jmp process+98h (004012e8)

004012E1 mov dword ptr [ebp-28h],0

74: }

上面是一段普通的new、delete使用代码。但是我们发现,简单的一个语句,在汇编器看来,却需要做这么多的内容,这是为什么呢,我们不妨来自习看一看:

72句:汇编中有两个函数调用,一个是new调用,也就是我们重定义的new函数,一个是构造函数,最后的几行代码主要是把构造函数返回指针赋值给一些临时变量,可忽略

73句:汇编中首先让指针和0进行了判断,然后调用了一个函数,似乎没有调用我们的delete函数,我们可以跟进去看一下:

desk::`scalar deleting destructor':

00401410 push ebp

00401411 mov ebp,esp

00401413 sub esp,44h

00401416 push ebx

00401417 push esi

00401418 push edi

00401419 push ecx

0040141A lea edi,[ebp-44h]

0040141D mov ecx,11h

00401422 mov eax,0CCCCCCCCh

00401427 rep stos dword ptr [edi]

00401429 pop ecx

0040142A mov dword ptr [ebp-4],ecx

0040142D mov ecx,dword ptr [ebp-4]

00401430 call @ILT+75(desk::~desk) (00401050)

00401435 mov eax,dword ptr [ebp+8]

00401438 and eax,1

0040143B test eax,eax

0040143D je desk::`scalar deleting destructor'+3Bh (0040144b)

0040143F mov ecx,dword ptr [ebp-4]

00401442 push ecx

00401443 call @ILT+80(desk::operator delete) (00401055)

00401448 add esp,4

0040144B mov eax,dword ptr [ebp-4]

0040144E pop edi

0040144F pop esi

00401450 pop ebx

00401451 add esp,44h

00401454 cmp ebp,esp

00401456 call __chkesp (00408810)

0040145B mov esp,ebp

0040145D pop ebp

0040145E ret 4

desk::`scalar deleting destructor':

00401410 push ebp

00401411 mov ebp,esp

00401413 sub esp,44h

00401416 push ebx

00401417 push esi

00401418 push edi

00401419 push ecx

0040141A lea edi,[ebp-44h]

0040141D mov ecx,11h

00401422 mov eax,0CCCCCCCCh

00401427 rep stos dword ptr [edi]

00401429 pop ecx

0040142A mov dword ptr [ebp-4],ecx

0040142D mov ecx,dword ptr [ebp-4]

00401430 call @ILT+75(desk::~desk) (00401050)

00401435 mov eax,dword ptr [ebp+8]

00401438 and eax,1

0040143B test eax,eax

0040143D je desk::`scalar deleting destructor'+3Bh (0040144b)

0040143F mov ecx,dword ptr [ebp-4]

00401442 push ecx

00401443 call @ILT+80(desk::operator delete) (00401055)

00401448 add esp,4

0040144B mov eax,dword ptr [ebp-4]

0040144E pop edi

0040144F pop esi

00401450 pop ebx

00401451 add esp,44h

00401454 cmp ebp,esp

00401456 call __chkesp (00408810)

0040145B mov esp,ebp

0040145D pop ebp

0040145E ret 4

上面的代码便是跟到0x401005之后遇到的代码,这里有一个跳转,真正函数开始的地方是0x401410。这里我们发现函数实际上还是调用了我们定义的delete函数和desk的析构函数。只不过析构函数一定要放在delete调用之前。所以,这里我们就看到了,c++中new的真正含义就是先分配内存,然后调用构造函数;而delete则是先对变量进行析构处理,然后free内存,这就是new和delete的全部意义。掌握了这个基础,可以帮助我们本地对内存进行很好的管理。

(3)friend算术符重载和普通算术符重载的区别

有一种算术符的重载是这样的:

class desk

{

int price;

public:

desk(int value):price(value) {}

~desk() {}

friend desk operator+ (desk& d1, desk& d2);

};

desk operator +(desk& d1, desk& d2)

{

desk d(0);

d.price = d1.price + d2.price;

return d;

}

void process()

{

desk d1(3);

desk d2(4);

desk d = d1 + d2;

return;

}

class desk

{

int price;

public:

desk(int value):price(value) {}

~desk() {}

friend desk operator+ (desk& d1, desk& d2);

};

desk operator +(desk& d1, desk& d2)

{

desk d(0);

d.price = d1.price + d2.price;

return d;

}

void process()

{

desk d1(3);

desk d2(4);

desk d = d1 + d2;

return;

}

感兴趣的同学可以汇编看一下,找一找它和普通的非友元函数有哪些区别。不过上面的代码还是让我们看出了一些端倪:

a)友元函数不属于类,因为定义的时候我们发现没有desk::这样的前缀

b)友元算术符重载需要比普通的算术符重载多一个输入参数

c)友元函数在进行算术重载定义的时候需要多定义一个临时变量d,这在函数operator+()可以看出来

d)友元算术重载函数会破坏原来类地封装性

e)友元函数实际上就是全局函数

算术运算符使用的经验总结:

(1)算术重载函数是一把双刃剑,务必小心使用

(2)内部算术符函数优先使用于非友元函数

(3)遇到= 号重载特别注意一下指针

(4)重载的时候函数的内容要和重载的运算符一致,不用重载的是+,实际运算的是相减的内容

(5)除非特别需要重载,负责别重载

(6)重载的时候多复用已经存在的重载运算符

(7)new、delete除了内存管理和测试,一般不重载,全局new、delete严谨重载

(8)相关运算符重载要在stl中使用,务必注意返回值

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