C++ 是如何做到的？运行时系统知道对象何时超出范围

Question

我想知道 C++ 运行时系统如何检测对象何时超出范围，以便 它相应地调用析构函数来释放占用的内存。

谢谢。

Answer 1

运行时不会 - 编译器密切关注范围并生成调用析构函数的代码。如果您创建一个简单的测试应用程序并查看生成的反汇编，您将看到显式的析构函数调用。

来自 MSVC 的反汇编片段：

int main() {
    std::string s1;
...
00971416  call        dword ptr [__imp_std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (979290h)] 
...
    {
        std::string s2;
00971440  call        dword ptr [__imp_std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (979290h)] 
...    
    }
00971452  call        dword ptr [__imp_std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::~basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (979294h)] 
...
}
0097146B  call        dword ptr [__imp_std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::~basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (979294h)] 

Answer 2

这是在编译时静态知道的

{
  string s; /* ctor called here */
} /* dtor called here */

有时，这更困难

{
  again:
  {
    string s; /* ctor called here */
    goto again; /* now dtor of s is called here */
    string q; /* ctor not called. not reached. */
  } /* dtor of s and q would be called here. but not reached */
}

Answer 3

它与运行时间无关。编译器跟踪每个词法变量的范围，并添加析构函数调用。

Answer 4

“调用析构函数”和“释放与变量关联的内存”是完全不同的两件事。

析构函数只是一个函数，当您的对象超出范围或被显式删除时，C++ 可以很好地为您调用该函数。正如其他人所说，编译器会为您生成此内容。它是您清理班级中需要清理的任何内容的便捷方法。

释放与堆栈上的某些内容相关的内存需要了解堆栈的运行方式。调用函数时，只需将这些变量所需的数据量推入堆栈即可为堆栈上的所有内容分配内存。虽然 C++ 规范中没有明确说明，但“推送”实际上只是让指向堆栈顶部的指针指向更高（或更低），以便为额外的变量腾出空间。这是简单的指针加法。当函数返回时，会发生指针减法。

void foo()
{
    HerClass y;
    YourClass x; // stack incremented sizeof(YourClass) + sizeof(HerClass)

    return; // destructor called, 
            // then stack decremented sizeof(YourClass) + sizeof(HerClass)
}

一切都从堆栈中弹出。您可以通过阅读调用约定了解更多信息。

堆内存由程序显式手动控制。除非代码为您执行显式堆管理，否则您需要确保删除所有新内容。

Answer 5

范围以范围结束。它不会“检测”它，编译器以及时调用析构函数的方式编写代码。

例如，以下代码

if(something)
{
    MyClass test;
    test.doSomething();
}

将导致机器代码执行类似以下操作：

• 如果需要，则评估跳转
• 向下跳转
• 为测试分配内存
• 调用测试时 MyClass 的构造函数 测试
• 时调用 doSomething 测试
• 时调用 MyClass 的析构函数
• 释放内存

Answer 6

当应用程序进入作用域环境（块、函数调用等）时，运行时将该块的上下文（包括局部变量）加载到堆栈上。这是一个实际的堆栈数据结构。随着执行越来越深入嵌套上下文，堆栈变得越来越高。如果 main() 调用 foo()，而 foo() 又调用 bar()，则堆栈将具有 main()堆栈底部的上下文，然后是 foo 的上下文，然后是 bar 的上下文。这就是为什么无限递归会导致“堆栈溢出”，而抛出异常会触发“堆栈展开”。

当执行退出该范围时，该上下文将从堆栈中弹出。在 C++ 中，弹出堆栈的对象包括调用这些对象的析构函数。因此，当 bar() 返回时，其局部变量将从堆栈中弹出，并调用这些变量的析构函数。

Answer 7

您可能误解了一些编程语言的特征。 C++ 没有垃圾收集器，因此它不会决定对象何时超出范围：由用户决定。

int main()
{
    Obj * obj = new Obj;
    Obj obj2;

    delete obj;
}

在上面的函数中，您在堆中创建一个对象obj，并在不再使用它时释放它。另一方面，对象 obj2 与任何其他变量一样，在 main() 结束时终止其生命。当一个对象终止生命时，会自动调用该对象的析构函数；编译器自动插入对这些析构函数的调用：在函数末尾，或者在调用运算符delete时。