C++从汇编的视角审视对象的创建问题
前言
很久以前阅读了 CSAPP 这本书，可惜看过的东西基本都忘记了，只知道一些工具可以帮助我分析。今天突然对 “返回对象的函数” 很感兴趣，于是分析了一下汇编。
返回对象的函数如下，现在有一种叫做 NRV 优化的技术可以避免低效率，如果把它关掉，它将会执行以下过程：创建一个对象 apple，然后返回一个 apple，发生一次拷贝构造函数，所以存在执行效率问题；如果你还写了 Apple a = GetApple();，那么还将会发生一次赋值拷贝构造。
Apple GetApple() {
Apple apple{};
return apple;
}
代码：
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;
}
构造函数的执行过程分析
构造函数的执行过程：即使是无参构造函数，调用之前仍然要传参。传入的是一个地址，需要在函数运行结束的时候，这个地址上有了一个对象。
main 函数如下：
int main() {
Apple a;
int x = a.a;
x = 10;
return 0;
}
生成的汇编代码：
# main 函数构造对象的地方： pushq %rbp # rbp 压栈 movq %rsp, %rbp # rsp 替换 rbp pushq %rbx # rbx 压栈，保存现场 subq $24, %rsp # rsp 自减 24，栈向下增长，相当于扩展 24 字节 leaq -24(%rbp), %rax # 将地址赋值给 rax，rax 是 Apple 对象开始的地方 movq %rax, %rdi # rdi 传参 call _ZN5AppleC1Ev movl -28(%rbp), %eax # 返回之后，会执行 int x = a.a; movl %eax, -20(%rbp) # 取第一个字节赋值给 x movl $10, -20(%rbp) # 直接使用 10 赋值给 x；写着行的目的只是为了确定 x 的位置 # 默认构造器: pushq %rbp # rbp 压栈 movq %rsp, %rbp # rsp 替换 rbp movq %rdi, -8(%rbp) # rdi 是前面 rax 的值 movq -8(%rbp), %rax # 设置 rax 为 rbp 减 8 movl $1, (%rax) # 间接寻址，设置 4 字节为 1 movq -8(%rbp), %rax # rax 其实还是一样的 movl $2, 4(%rax) # 变址寻址，其实就是间接寻址加一个偏移量，设置 4 字节为 2 nop popq %rbp ret # 于是最终 rdi 开始，向下的 8 字节是 Apple 对象
返回对象函数的分析
从汇编的视角来看，调用构造器和调用 “返回对象” 的函数是一样的。它的执行过程是：即使是两个函数都是无参的，它仍然会进行一次传参。传入的是一个地址，需要在函数调用结束后，这个地址上有了一个对象。从汇编的角度来看，对象就是一堆数据的排列，比如说最普通的对象就是数据成员按照声明顺序直接排列。
举个实际点的例子。Apple 这个类，有两个成员，a 和 b。调用了构造器或者 “返回对象” 的函数，先传入一个地址，之后函数里面会在这个地址上存放两个数，分别是 a 和 b 的值，然后返回。此时，这个地址上就有了 a 和 b，虽然机器看不到对象，但是对我们来说，它就是一个对象。
如果关闭了 NRV 优化，那么首先会传入一个地址，然后构造一个对象，这个对象将会被拷贝构造到传入的地址上，返回。之后如果调用了一次赋值，那么还要将这个地址上的对象复制构造给栈上的变量。整个过程，实际上存在两个临时对象，发生了一次构造、一次复制构造、一次赋值构造。
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 # 这里之前的汇编是一样的，调用 GetApple movq %rax, %rdi # rdi，传参 call _Z8GetApplev leaq -28(%rbp), %rdx # rax 已经存放对象，-28 的位置有对象 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 函数的汇编代码 pushq %rbp movq %rsp, %rbp subq $32, %rsp movq %rdi, -24(%rbp) # 分配空间，然后将传过来的 rdi 放进去 leaq -8(%rbp), %rax movq %rax, %rdi # 前面分析过了，调用回来时 rax 开始的 8 字节就是对象 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 已经有对象了 movq %rax, %rdi # rsi 和 rdi 都用来传参 call _ZN5AppleC1ERKS_ # 调用拷贝构造函数 leaq -8(%rbp), %rax # rax 上有对象了 movq %rax, %rdi # rdi 传参，准备调用析构函数 call _ZN5AppleD1Ev nop movq -24(%rbp), %rax # 前面调用拷贝构造前的地址，这个地址有对象了 leave ret # 拷贝构造函数 pushq %rbp movq %rsp, %rbp movq %rdi, -8(%rbp) # rdi 无对象 movq %rsi, -16(%rbp) # rsi 有对象 movq -16(%rbp), %rax # 把对象放到 rax movl (%rax), %edx # 把第一属性（4 字节）移动到 edx movq -8(%rbp), %rax movl %edx, (%rax) # 把第一属性移动到 rdi movq -16(%rbp), %rax movl 4(%rax), %edx # 把第二属性移动到 edx movq -8(%rbp), %rax movl %edx, 4(%rax) # 把第二属性移动到 rdi 上 movq -8(%rbp), %rax # rdi 上有了对象，rax 也设置一个 popq %rbp ret
栏 目：C代码
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