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C++從匯編的視角審視對象的創(chuàng)建問題_C 語言

作者:楷哥 ? 更新時間: 2022-04-03 編程語言

前言

很久以前閱讀了 CSAPP 這本書,可惜看過的東西基本都忘記了,只知道一些工具可以幫助我分析。今天突然對 “返回對象的函數(shù)” 很感興趣,于是分析了一下匯編。

返回對象的函數(shù)如下,現(xiàn)在有一種叫做 NRV 優(yōu)化的技術(shù)可以避免低效率,如果把它關(guān)掉,它將會執(zhí)行以下過程:創(chuàng)建一個對象 apple,然后返回一個 apple,發(fā)生一次拷貝構(gòu)造函數(shù),所以存在執(zhí)行效率問題;如果你還寫了 Apple a = GetApple();,那么還將會發(fā)生一次賦值拷貝構(gòu)造。

Apple GetApple() {
	Apple apple{};
	return apple;
}

代碼:

class Apple {
public:
	Apple() {
	}
	~Apple() {
	}
	Apple(const Apple& apple) {
		this->a = apple.a;
		this->b = apple.b;
	}
	Apple& operator=(const Apple& apple) {
		this->a = apple.a;
		this->b = apple.b;
		return *this;
	}
  void Print() {
    cout << a << " " << b << endl;
  }

	int a = 1;
	int b = 2;
};

Apple GetApple() {
	Apple apple{};
	return apple;
}

構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行過程分析

構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行過程:即使是無參構(gòu)造函數(shù),調(diào)用之前仍然要傳參。傳入的是一個地址,需要在函數(shù)運行結(jié)束的時候,這個地址上有了一個對象。

main 函數(shù)如下:

int main() {
  Apple a;
  int x = a.a;
  x = 10;
  return 0;
}

生成的匯編代碼:

# main 函數(shù)構(gòu)造對象的地方:
	pushq	%rbp              # rbp 壓棧
	movq	%rsp, %rbp        # rsp 替換 rbp
	pushq	%rbx              # rbx 壓棧,保存現(xiàn)場
	subq	$24, %rsp         # rsp 自減 24,棧向下增長,相當(dāng)于擴(kuò)展 24 字節(jié)
	leaq	-24(%rbp), %rax   # 將地址賦值給 rax,rax 是 Apple 對象開始的地方
	movq	%rax, %rdi        # rdi 傳參
	call	_ZN5AppleC1Ev
	movl	-28(%rbp), %eax   # 返回之后,會執(zhí)行 int x = a.a;
	movl	%eax, -20(%rbp)   # 取第一個字節(jié)賦值給 x
	movl	$10, -20(%rbp)    # 直接使用 10 賦值給 x;寫著行的目的只是為了確定 x 的位置

# 默認(rèn)構(gòu)造器:
	pushq	%rbp              # rbp 壓棧
	movq	%rsp, %rbp        # rsp 替換 rbp
	movq	%rdi, -8(%rbp)    # rdi 是前面 rax 的值
	movq	-8(%rbp), %rax    # 設(shè)置 rax 為 rbp 減 8
	movl	$1, (%rax)        # 間接尋址,設(shè)置 4 字節(jié)為 1
	movq	-8(%rbp), %rax    # rax 其實還是一樣的
	movl	$2, 4(%rax)       # 變址尋址,其實就是間接尋址加一個偏移量,設(shè)置 4 字節(jié)為 2
	nop
	popq	%rbp
	ret                       # 于是最終 rdi 開始,向下的 8 字節(jié)是 Apple 對象

返回對象函數(shù)的分析

從匯編的視角來看,調(diào)用構(gòu)造器和調(diào)用 “返回對象” 的函數(shù)是一樣的。它的執(zhí)行過程是:即使是兩個函數(shù)都是無參的,它仍然會進(jìn)行一次傳參。傳入的是一個地址,需要在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,這個地址上有了一個對象。從匯編的角度來看,對象就是一堆數(shù)據(jù)的排列,比如說最普通的對象就是數(shù)據(jù)成員按照聲明順序直接排列。

舉個實際點的例子。Apple 這個類,有兩個成員,a 和 b。調(diào)用了構(gòu)造器或者 “返回對象” 的函數(shù),先傳入一個地址,之后函數(shù)里面會在這個地址上存放兩個數(shù),分別是 a 和 b 的值,然后返回。此時,這個地址上就有了 a 和 b,雖然機(jī)器看不到對象,但是對我們來說,它就是一個對象。

如果關(guān)閉了 NRV 優(yōu)化,那么首先會傳入一個地址,然后構(gòu)造一個對象,這個對象將會被拷貝構(gòu)造到傳入的地址上,返回。之后如果調(diào)用了一次賦值,那么還要將這個地址上的對象復(fù)制構(gòu)造給棧上的變量。整個過程,實際上存在兩個臨時對象,發(fā)生了一次構(gòu)造、一次復(fù)制構(gòu)造、一次賦值構(gòu)造。

main:
.LFB3535:
	pushq	%rbp
	movq	%rsp, %rbp
	pushq	%rbx
	subq	$40, %rsp
	leaq	-36(%rbp), %rax
	movq	%rax, %rdi
	call	_ZN5AppleC1Ev
	movl	-36(%rbp), %eax
	movl	%eax, -20(%rbp)
	movl	$10, -20(%rbp)
	leaq	-28(%rbp), %rax    # 這里之前的匯編是一樣的,調(diào)用 GetApple
	movq	%rax, %rdi         # rdi,傳參
	call	_Z8GetApplev        
	leaq	-28(%rbp), %rdx    # rax 已經(jīng)存放對象,-28 的位置有對象
	leaq	-36(%rbp), %rax
	movq	%rdx, %rsi
	movq	%rax, %rdi
	call	_ZN5AppleaSERKS_
	leaq	-28(%rbp), %rax
	movq	%rax, %rdi
	call	_ZN5AppleD1Ev
	movl	$0, %ebx
	leaq	-36(%rbp), %rax
	movq	%rax, %rdi
	call	_ZN5AppleD1Ev
	movl	%ebx, %eax
	addq	$40, %rsp
	popq	%rbx
	popq	%rbp

# GetApple 函數(shù)的匯編代碼
	pushq	%rbp
	movq	%rsp, %rbp
	subq	$32, %rsp
	movq	%rdi, -24(%rbp)    # 分配空間,然后將傳過來的 rdi 放進(jìn)去
	leaq	-8(%rbp), %rax     
	movq	%rax, %rdi         # 前面分析過了,調(diào)用回來時 rax 開始的 8 字節(jié)就是對象
	call	_ZN5AppleC1Ev
	leaq	-8(%rbp), %rdx     # 取 rax 地址到 rdx
	movq	-24(%rbp), %rax    # 取 rdi 地址到 rax
	movq	%rdx, %rsi         # rsi 已經(jīng)有對象了
	movq	%rax, %rdi         # rsi 和 rdi 都用來傳參          
	call	_ZN5AppleC1ERKS_   # 調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
	leaq	-8(%rbp), %rax     # rax 上有對象了
	movq	%rax, %rdi         # rdi 傳參,準(zhǔn)備調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
	call	_ZN5AppleD1Ev
	nop
	movq	-24(%rbp), %rax    # 前面調(diào)用拷貝構(gòu)造前的地址,這個地址有對象了
	leave
	ret

# 拷貝構(gòu)造函數(shù)
	pushq	%rbp
	movq	%rsp, %rbp
	movq	%rdi, -8(%rbp)    # rdi 無對象
	movq	%rsi, -16(%rbp)   # rsi 有對象
	movq	-16(%rbp), %rax   # 把對象放到 rax
	movl	(%rax), %edx      # 把第一屬性(4 字節(jié))移動到 edx
	movq	-8(%rbp), %rax
	movl	%edx, (%rax)      # 把第一屬性移動到 rdi
	movq	-16(%rbp), %rax
	movl	4(%rax), %edx     # 把第二屬性移動到 edx
	movq	-8(%rbp), %rax
	movl	%edx, 4(%rax)     # 把第二屬性移動到 rdi 上
	movq	-8(%rbp), %rax    # rdi 上有了對象,rax 也設(shè)置一個
	popq	%rbp
	ret

原文鏈接:https://www.cnblogs.com/zzk0/p/15827536.html

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