用汇编的眼光看C++（之算术符重载）14

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    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：

[cpp] view plaincopy

1. class desk  
2. {  
3. public:  
4.     int price;  
5.     desk(int value):price(value) {}  
6.     ~desk() {}  
7.     desk& operator+= (desk& d){  
8.         this->price += d.price;  
9.         return *this;  
10.     }  
11. };  

    下面，可以用一个范例函数说明一下使用的方法：

1. 74:       desk n(5);  
2. 0040126D   push        5  
3. 0040126F   lea         ecx,[ebp-10h]  
4. 00401272   call        @ILT+0(desk::desk) (00401005)  
5. 00401277   mov         dword ptr [ebp-4],0  
6. 75:       desk m(10);  
7. 0040127E   push        0Ah  
8. 00401280   lea         ecx,[ebp-14h]  
9. 00401283   call        @ILT+0(desk::desk) (00401005)  
10. 00401288   mov         byte ptr [ebp-4],1  
11. 76:       n += m;  
12. 0040128C   lea         eax,[ebp-14h]  
13. 0040128F   push        eax  
14. 00401290   lea         ecx,[ebp-10h]  
15. 00401293   call        @ILT+40(desk::operator+=) (0040102d)  
16. 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：

7.     void* operator new(size_t size) {return malloc(size);}  
8.     void operator delete (void* pData) { if(NULL != pData) free(pData);}  

    那么使用呢？

1. 72:       desk* d =  new desk(10);  
2. 0040127D   push        4  
3. 0040127F   call        @ILT+65(desk::operator new) (00401046)  
4. 00401284   add         esp,4  
5. 00401287   mov         dword ptr [ebp-18h],eax  
6. 0040128A   mov         dword ptr [ebp-4],0  
7. 00401291   cmp         dword ptr [ebp-18h],0  
8. 00401295   je          process+56h (004012a6)  
9. 00401297   push        0Ah  
10. 00401299   mov         ecx,dword ptr [ebp-18h]  
11. 0040129C   call        @ILT+5(desk::desk) (0040100a)  
12. 004012A1   mov         dword ptr [ebp-24h],eax  
13. 004012A4   jmp         process+5Dh (004012ad)  
14. 004012A6   mov         dword ptr [ebp-24h],0  
15. 004012AD   mov         eax,dword ptr [ebp-24h]  
16. 004012B0   mov         dword ptr [ebp-14h],eax  
17. 004012B3   mov         dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh  
18. 004012BA   mov         ecx,dword ptr [ebp-14h]  
19. 004012BD   mov         dword ptr [ebp-10h],ecx  
20. 73:       delete d;  
21. 004012C0   mov         edx,dword ptr [ebp-10h]  
22. 004012C3   mov         dword ptr [ebp-20h],edx  
23. 004012C6   mov         eax,dword ptr [ebp-20h]  
24. 004012C9   mov         dword ptr [ebp-1Ch],eax  
25. 004012CC   cmp         dword ptr [ebp-1Ch],0  
26. 004012D0   je          process+91h (004012e1)  
27. 004012D2   push        1  
28. 004012D4   mov         ecx,dword ptr [ebp-1Ch]  
29. 004012D7   call        @ILT+0(desk::`scalar deleting destructor') (00401005)  
30. 004012DC   mov         dword ptr [ebp-28h],eax  
31. 004012DF   jmp         process+98h (004012e8)  
32. 004012E1   mov         dword ptr [ebp-28h],0  
33. 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：

1. desk::`scalar deleting destructor':  
2. 00401410   push        ebp  
3. 00401411   mov         ebp,esp  
4. 00401413   sub         esp,44h  
5. 00401416   push        ebx  
6. 00401417   push        esi  
7. 00401418   push        edi  
8. 00401419   push        ecx  
9. 0040141A   lea         edi,[ebp-44h]  
10. 0040141D   mov         ecx,11h  
11. 00401422   mov         eax,0CCCCCCCCh  
12. 00401427   rep stos    dword ptr [edi]  
13. 00401429   pop         ecx  
14. 0040142A   mov         dword ptr [ebp-4],ecx  
15. 0040142D   mov         ecx,dword ptr [ebp-4]  
16. 00401430   call        @ILT+75(desk::~desk) (00401050)  
17. 00401435   mov         eax,dword ptr [ebp+8]  
18. 00401438   and         eax,1  
19. 0040143B   test        eax,eax  
20. 0040143D   je          desk::`scalar deleting destructor'+3Bh (0040144b)  
21. 0040143F   mov         ecx,dword ptr [ebp-4]  
22. 00401442   push        ecx  
23. 00401443   call        @ILT+80(desk::operator delete) (00401055)  
24. 00401448   add         esp,4  
25. 0040144B   mov         eax,dword ptr [ebp-4]  
26. 0040144E   pop         edi  
27. 0040144F   pop         esi  
28. 00401450   pop         ebx  
29. 00401451   add         esp,44h  
30. 00401454   cmp         ebp,esp  
31. 00401456   call        __chkesp (00408810)  
32. 0040145B   mov         esp,ebp  
33. 0040145D   pop         ebp  
34. 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：

7.     friend desk operator+ (desk& d1, desk& d2);  
9. desk operator +(desk& d1, desk& d2)  
11.     desk d(0);  
12.     d.price = d1.price + d2.price;  
13.     return d;  
14. }  
15. void process()  
17.     desk d1(3);  
18.     desk d2(4);  
19.     desk d = d1 + d2;  
20.     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

【预报： 下面博客开始介绍const属性的一些内容】