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C++/CLI解析之基于堆栈的对象与跟踪引用

作者 佚名技术 来源 程序设计 浏览 发布时间 2012-06-30

在托管堆上分配对象实例,似乎是使用托管扩展C++、C#、J#、VB.NET程序员的唯一方法,而使用本地C++的程序员,不但可以在堆上分配内存,甚至更惯于使用基于堆栈的对象实例。

现在回顾一下以前定义的Point引用类,再来看一下以下变量定义:

Point p1, p2(3,4);

从本地C++的角度来说,p1与p2应为基于堆栈的引用类Point实例,哪怕是从一般性的角度来看,它们也是。P1由默认的构造函数初始化,而p2由接受x与y坐标的构造函数初始化。从实现上来看,Point是自包含类型的(也就是说,它不包含任何指针或句柄),然而,作为一个引用类的实例,它仍处于CLI运行时的掌控之下,且在必要时,会被垃圾回收--正因为此,所以不能定义一个引用类的静态或全局实例。

同时,也不能将sizeof应用于指明是引用类实例的表达式,因为sizeof是在编译时进行计算的,而Point对象的大小要直到运行时才能确定;但是,可将sizeof应用于句柄,因为它的大小在编译时就已经确定了。

另外,还不能定义一个基于堆栈的CLI数组实例。

跟踪引用

本地C++可通过&来定义一个对象的别名,例如,对任意本地类N,可编写如下代码:

N n1;
N& n2 = n1;

引用必须在定义时进行初始化,且在整个生命期中,它们都锁定于引用同一对象,也就是说,它的值不会改变。引用一个引用类的实例与引用一个本地类基本一致,只不过语法不同而已。

在程序执行期间,引用类的实例会在内存中"移动",所以,需要对它们进行跟踪,而本地指针与引用却不能够胜任这项工作(尤其指不能对一个引用类的实例使用取地址符&),因此,C++/CLI对应地提供了句柄及用于跟踪的引用--在此简称为跟踪引用(Tracking References),例如,你可以定义一个跟踪引用p3,以追踪对象p2:

Point% p3 = p2;

跟踪引用的内存存储方式必须为自动(atuomatic),另外,尽管本地对象不会在内存中"移动",但在上面的n2中,不能使用%来代替&。在C++/CLI中,%之于^,就如同本地C++中的&之于*。

请看下列代码:

Point^ hp = gcnew Point(2,5);
Point% p4 = *hp;
Point% p5 = *gcnew Point(2,5);

在此,hp是一个Point的句柄,而p4是此句柄的别名。虽然句柄不是一个指针,但也能使用一元 * 操作符来对句柄解引用。(在C++/CLI标准制定期间,是否就引入一元 ^ 操作符来取代 * 还进行过一场讨论,反方观点是,在编写模板时,* 对句柄或指针进行解引用有非常高的价值。)当然,即使hp有了一个新值,p4在此仍是同一Point的别名。另外要说明一点,当对象有一个句柄或跟踪引用时,就不能被垃圾回收器回收了。

再来看p5,对gcnew返回的句柄进行了解引用,虽然差不多每个引用类类型的句柄,都能被解引用,但有两种类型的句柄却不能被解引用,这两种类型是:System::String与array<T>。

取句柄操作符

如果想把p1的值写到标准输出,代码似乎应该像下面这样:

Console::WriteLine("p1 is {0}", p1);

然而,这却不能通过编译,因为WriteLine没有一个可接受Point的重载版本。前面也提过,任何值类型的表达式(如int、long、double)会由一个"装箱"的过程,自动转换为Object^。虽然p1看上去比较像一个值类型的实例,但它实际上却不是,它是一个引用类的实例,所以代码需要这样修改: Console::WriteLine("p1 is {0}", %p1);

通过使用一元 % 操作符,我们创建了对象p1的一个句柄,因为每个引用类最终都是从System::Object继承的,而WriteLine也有一个其第二个参数可接受Object^的重载版本,所以,%p1的Point^就转换为Object^,并显示出p1相应的值。要留意的是,此处没有装箱,但这个操作符不能应用到本地类的实例上。

GC-Lvalues

在C++标准中定义及使用了lvalue术语,

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