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首先,，這篇文章針對近期網(wǎng)友在ARX版塊的提問，很多都是在調(diào)用ARX函數(shù)或者設計自定義函數(shù)時出現(xiàn)的困惑,，為方便大家分析和理解問題，進而正確解決問題,，我將個人的一些理解寫成文字，希望對大家在做ARX程序設計時有所幫助,。同時,，這篇文章也為“ObjectARX程序設計入門(2)”作些準備工作。 這篇文章與普通的C/C++教材相比,，可能要深入得多,，閱讀時應該細心,。而對于未接觸過C語言的讀者來說，大概需要先閱讀一般的C++教材,。我的看法,，《C++編程思想》和《深入淺出MFC》一類的書對于初學者太過深入,，而類似《Visual C++ 6.0從入門到精通》的書籍主要篇幅在介紹VC軟件的使用方法而不是講解C++程序設計方法,，它們都不適宜作C++或ARX程序設計入門學習用書,。我個人學習C++使用的是南京大學出版社的書名就是《C++教程》,，它是為C程序員編寫的C++教材，全書僅130多頁，內(nèi)容淺顯但基本夠用,。不過那是上世紀90年代初出版的，現(xiàn)在大概不好找了,，不過類似的(比如說大學教材)我想書店里還是有的,。 文章中的大部分內(nèi)容是我個人的看法,，一般的C++書籍上找不到類似的說法與其比較,，對于其正確性，我沒有十足的把握,。各位網(wǎng)友可以對此進行討論或者批評,。(只是不要真的用磚頭砸,，那樣對于我英勇而忙碌的醫(yī)護人員太不尊重,，別再給他們添亂了。) C語言的函數(shù)入口參數(shù),，可以使用值傳遞和指針傳遞方式,，C++又多了引用(reference)傳遞方式。引用傳遞方式在使用上類似于值傳遞,，而其傳遞的性質(zhì)又象是指針傳遞,，這是C++初學者經(jīng)常感到困惑的。為深入介紹這三種參數(shù)傳遞方式,，我們先把話題扯遠些： 1、 C/C++函數(shù)調(diào)用機制及值傳遞： 在結(jié)構(gòu)化程序設計方法中，先輩們告訴我們,，采用“自頂向下,，逐步細化”的方法將一個現(xiàn)實的復雜問題分成多個簡單的問題來解決。而細化到了最底層,，就是“實現(xiàn)單一功能”的模塊,，在C/C++中，這個最小的單元模塊就是函數(shù),。然而,，這些單個的模塊(或者說函數(shù))組合起來要能完成一項復雜的功能，這就注定各個函數(shù)之間必然要有這樣或那樣的聯(lián)系(即耦合),。而參數(shù)耦合是各個函數(shù)之間最為常見的耦合方式,，也就是說，各個函數(shù)之間通常通過參數(shù)傳遞的方式來實現(xiàn)通訊,。 當我們設計或者調(diào)用一個函數(shù)時,，首先要注意的是函數(shù)的接口，也就是函數(shù)的參數(shù)和返回值,。調(diào)用一個函數(shù)就是將符合函數(shù)接口要求的參數(shù)傳遞給函數(shù)體,，函數(shù)執(zhí)行后返回一個值給調(diào)用者。(當然,，C/C++允許void類型的參數(shù)和返回值,。當返回值為void時，函數(shù)類似Basic的Sub子過程或者Pascal的Procedure過程,。) 函數(shù)的參數(shù)傳遞,，就是將在函數(shù)體外部已賦值(或者至少已經(jīng)定義并初始化)的變量通過函數(shù)接口傳遞到函數(shù)體內(nèi)部,。根據(jù)變量種類的不同，有不同的參數(shù)傳遞方式： 若傳遞的參數(shù)是一個類對象(包括象Int和float這樣的C/C++內(nèi)部數(shù)據(jù)類型),，這種傳遞方式為值傳遞,。C/C++這種以函數(shù)為主體的語言中，幾乎所有的功能都是通過函數(shù)調(diào)用來實現(xiàn)的,。<不是嗎,？你說C/C++運算符操作？還有變量聲明,？你先等等,，接下來我們就看看C++中這些操作是怎么實現(xiàn)的。>以下的C/C++代碼是如此的簡單,，可能你從未想過還有什么要分析的,，但它確實是函數(shù)值傳遞方式的典型例子。 float x = 0.254; 以上代碼編譯執(zhí)行時,，第一步float x,，即聲明一個實數(shù)變量。即將標志符x認為是一個實數(shù)變量,，并調(diào)用float類的初始化函數(shù),。當然你可能感覺不到它的存在，因為現(xiàn)在的CPU都直接支持浮點運算,，它只是一條匯編指令而已,。 初始化完成后，調(diào)用賦值函數(shù)： x.operator = (0.254); 不要奇怪以上函數(shù)的寫法,，它實際上與 x = 0.254; 效果完全相同,，會產(chǎn)生同樣的匯編代碼。 該函數(shù)首先根據(jù)變量x的數(shù)據(jù)類型分配合適的內(nèi)存空間,，并將該內(nèi)存地址與標志符x關(guān)聯(lián),。然后將立即數(shù)0.254寫入分配的內(nèi)存。(這里借用匯編語言的術(shù)語,，立即數(shù)可以理解為程序已指定的具體數(shù)值,。)然而，賦值函數(shù)的設計者并不能獲知立即數(shù)0.254的數(shù)值,，調(diào)用該函數(shù)時就必須通過參數(shù)傳遞的方法將數(shù)值通知給函數(shù)體,。賦值函數(shù)接口大致是這樣： float float::operator = (register float a); 變量a是在CPU寄存器中使用的臨時變量。調(diào)用賦值函數(shù)時,，將0.254送到寄存器變量a中,，再將a值送到變量x所在的內(nèi)存位置中。以上函數(shù)的返回值用于類似這樣的鏈式表達式的實現(xiàn)： x = y = z; 說了許多，好象十分復雜,，其實賦值操作僅僅只是兩條匯編代碼： mov AX, 0.254 mov [x], AX 事實上,，它之所以簡單，僅僅是因為float是CPU能直接處理的數(shù)據(jù)類型,。若以上代碼中不是float類型數(shù)據(jù)賦值,，而是更復雜的(比如說自定義)類型數(shù)據(jù)，同樣的賦值操作盡管是相同的步驟,，但實際情況要復雜得多,。因為寄存器容量限制，可能變量a無法作為寄存器變量存放,，這樣即使是簡單的賦值操作也要為函數(shù)的臨時變量分配內(nèi)存并初始化,，在函數(shù)的返回時,，臨時變量又要析構(gòu)(或者說從內(nèi)存中釋放),，這也就是參數(shù)值傳遞方式的弱點之一：效率低。以后我們還可以看到,，值傳遞方式還有其力所不能及的時候,。 上面的代碼段中加法調(diào)用這樣的函數(shù),其參數(shù)傳遞方式同樣是值傳遞： float::operator + (float a, float b); 下面看一個稍微復雜的類，Complex復數(shù)類,。ObjectARX程序設計中使用的大部份對象類型都將比這個類復雜,。 class Complex 類的接口函數(shù)的參數(shù)仍然用值傳遞方式,。當執(zhí)行下列代碼中的加法和賦值操作時,，程序?qū)⒁啻螆?zhí)行Complex類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。 Complex A(2.5, 3); Complex B(0.4, 2.5); Complex C = A + B; 最后一句代碼,，首先聲明一個Complex類對象C,，然后根據(jù)運算符優(yōu)先級，執(zhí)行加法運算,，將對象A,，B傳遞給加法函數(shù)，這時C++調(diào)用Complex類的默認構(gòu)造函數(shù)聲明兩個臨時變量,，再調(diào)用默認的“拷貝構(gòu)造函數(shù)”采用位拷貝的方法將對象A,，B復制到臨時變量，加法操作返回時,，再將臨時變量析構(gòu),，返回值再用值傳遞方式傳遞給賦值函數(shù),。 從以上執(zhí)行過程可以看出，值傳遞方式效率低的關(guān)鍵在于臨時變量的建立和析構(gòu),。于是考慮,，因為在調(diào)用函數(shù)時該變量已經(jīng)在內(nèi)存中存在，將這個已經(jīng)存在的變量直接傳遞給函數(shù)體而不去聲明和拷貝臨時變量,。這樣,，臨時變量的構(gòu)造、拷貝,、析構(gòu)等工作都被省略,，從而大大提高了函數(shù)效率。這便是使用C/C++指針和引用傳遞機制的主要原因,。另外,，使用這樣的函數(shù)參數(shù)傳遞機制，在函數(shù)體內(nèi)部可以很輕易地修改變量的內(nèi)容,。(而使用值傳遞方式,，函數(shù)體內(nèi)部只能修改臨時變量，沒有辦法修改這些外部變量本身的值,。)這樣一方面增加了程序設計的靈活性,，同時也給程序帶來了安全隱患。當然,，我們可以使用const聲明防止變量的內(nèi)容在函數(shù)體內(nèi)部被修改,，但這需要編程者有良好的編程風格和編程習慣。在介紹函數(shù)參數(shù)的指針和引用傳遞方式之前,，先說一說指針和引用這兩個概念,。 2、指針和引用 在解釋指針和引用之前,，先看看普通變量是怎樣在內(nèi)存中存放的,。聲明變量后，編譯程序要維護一張包括各種標識符的表,。在這張表內(nèi),，每一個標識符，比如說變量名都應該有它的類型和在內(nèi)存中的位置,。 在這要進一步說明幾個問題,，這些問題可能涉及多個計算機專業(yè)領域，我也不想在這作深入介紹,，看不明白沒有關(guān)系,，不會影響您繼續(xù)閱讀這篇文章。 首先，C/C++的內(nèi)存分配有靜態(tài)分配和動態(tài)分配兩種機制,。靜態(tài)分配內(nèi)存是由編譯程序為標識符分配固定的內(nèi)存地址,，而動態(tài)分配機制是應用程序在進入內(nèi)存后再根據(jù)程序使用內(nèi)存的實際情況決定變量存放地址。這個話題非常復雜,，不過進行ObjectARX程序設計好象不必太在意內(nèi)存分配機制,，讓編譯程序和Windows去管這件事吧。而且內(nèi)存分配機制對于我們理解指針和引用不會造成影響,。 其次,，標識符可以標識變量，也可以標識函數(shù)入口,。從而它的類型可以是CPU能直接處理的內(nèi)部數(shù)據(jù)類型<例如int類型>,，也可以是用戶自定義類型，還可以是函數(shù)類型,。 另外,，由于標識符的類型不同，它占用內(nèi)存的大小也各有差異,。“在內(nèi)存中的位置”實際上指的是它占用的內(nèi)存塊的首地址,。對于80286以上的計算機<這句話是不是多余,？>,，內(nèi)存地址由基址(或段地址)加上偏移地址組成?；肥菓贸绦虮徽{(diào)入內(nèi)存時由操作系統(tǒng)分配,，當然，編譯程序把應用程序編譯成多個段,，從而要求操作系統(tǒng)對于不同的段分配不同的基址,。而編譯程序(哪怕是使用靜態(tài)地址分配)只能決定標識符存放的偏移地址，也就是說,，“在內(nèi)存中的位置”只是標識符占用內(nèi)存的第一個字節(jié)的偏移地址,。說了這么多，有一點需要記住,，無論是程序設計者還是編譯程序都無法確知變量的內(nèi)存中的實際位置,。 最后，這個標識符表要比上面說的復雜,，我只選擇了與目前討論的問題有關(guān)的內(nèi)容,。 好了，準備工作做了許多,，讓我們正式進入C/C++指針和引用的神秘世界,。 指針變量其實質(zhì)類似一個int整型變量。我們在源程序中這樣聲明一個指針變量： float *px; 此時，標識符px指示的內(nèi)存位置上存放的就是一個int類型整數(shù),，或者說,，通過變量px可以訪問到一個int類型整數(shù)，并且這個整數(shù)與指針指向的數(shù)據(jù)類型<在此例中為float浮點數(shù)>無關(guān),。在ARX程序中,，甚至可以用這樣的方式打印一個指針變量： acutPrintf(“指針變量px的值為%d”, px); 當然，這個整數(shù)值到底意味著什么,，可以只有計算機(或者說操作系統(tǒng))自己知道,，因為這個值表示的是指針指向的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的位置。也就是說,，不應該將指針變量與普通int整型混淆,，例如，對指針進行四則運算將使用結(jié)果變得計算機和程序員都無法理解,，盡管編譯器允許你這樣做,。<實際上，計算數(shù)組下標就要使用指針的加法,。> 與普通變量不同,，若在程序中聲明指針變量的同時不進行初始化，系統(tǒng)會自動將指針變量初始化為NULL,。<NULL的值與0相同,，但好的編程風格是使用NULL而非0，以與普通int類型區(qū)別,。>而聲明普通變量,，系統(tǒng)僅為其分配內(nèi)存，而不做自動初始化,，從而未初始化的變量值是不可預測的,。當然，直接使用未初始化的指針決不是一個好程序(此時編譯器會發(fā)出警告信息),，其危害或隱患以后在說明內(nèi)存管理技術(shù)時再討論,。<若ObjectARX程序設計連載能堅持寫下去，我想會要涉及到內(nèi)存管理的,。> //float *px = 0.254;原文如此 float f = 0.254 ; float *px = &f ; 這是初始化同時賦值,，也可以使用new運算符進行初始化： float *px = new float; 這種初始化方式經(jīng)常用于不方便或不能直接賦值的復雜數(shù)據(jù)類型。 上述語句執(zhí)行時,，首先分配一塊可存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域<大小與數(shù)據(jù)類型有關(guān)>,，若要同時賦值，就調(diào)用賦值函數(shù)將數(shù)值寫入剛分配的內(nèi)存中,。然后為標識符px分配一個int整型要占用的(通常為4字節(jié))內(nèi)存空間,，最后將分配的用于存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存首地址寫入內(nèi)存,。 注意：使用new運算符初始化指針，指針變量使用結(jié)束后應該用delete運算符釋放其占用的內(nèi)存,。也就是說,，new運算符和delete運算符最好能成對使用。 指針的初始化可以在程序的任何位置進行,，<當然,，最好在使用它之前初始化。>比如： float x = 0.254; 上面最后一行代碼是將變量x的地址賦值給指針px,。以上初始化指針的方法效率相差無幾，讀者可自行分析,。&運算符稍后討論,。 下面看一個ObjectARX程序中最為普通的使用指針的代碼段：(注意，以下不是完整的代碼,，不能進行編譯或執(zhí)行,。) void Sample(void) 這段代碼不作深入分析,，請讀者注意pLine指針的聲明和初始化過程以及pLayerName指針的賦值過程。 注意到我們在上面初始化px指針時使用了&運算符,，即取地址運算符,，這也是使用引用的一般方法之一。引用是C++概念,，C++初學者容易將引用和指針混淆在一起。 以下代碼中,，m就是n的一個引用： int n; 編譯程序編譯以上代碼時,，在標識符表中添加一個int引用類型的標識符m，它使用與標識符n相同的內(nèi)存位置,。這樣對m的任何操作實際上就是對n的操作,，反之亦然。注意,，m既不是n的拷貝,，(這樣的話，內(nèi)存中應該的兩塊不同的區(qū)域,，存放著完全相同的內(nèi)容,。),，也不是指向n的指針，其實m就是n本身,，只不過使用了另外一個名稱而已,。 盡管指針和引用都是利用內(nèi)存地址來使用變量，它們之間還是有本質(zhì)的區(qū)別： 首先,，指針變量(包括函數(shù)調(diào)用時的臨時指針變量)在編譯和運行時要分配相當于一個int變量的內(nèi)存空間以存放指針變量的值,，盡管這個值表示的是指針指向的變量的地址。而引用與普通變量一樣,，標識符所指示的內(nèi)存位置就是變量存放位置,。這樣不僅不需要在內(nèi)存中分配一個int變量的內(nèi)存空間(盡管它可能微不足道)，而且在使用中可以少一次內(nèi)存訪問,。<僅就內(nèi)存使用效率而言,，指針和引用所帶來的區(qū)別確實不大，完全可以不去在意它,。> 其次,，由于標識符表在填寫后就不能再被修改，因此引用在創(chuàng)建就必須初始化,，并且初始化后,，不能改變引用的關(guān)系。另外,，引用初始化時,，系統(tǒng)不提供默認設置，引用必須與合法的內(nèi)存位置相關(guān)聯(lián),。而這些特征對于指針而言都是不存在的,。指針可以在程序任何時刻初始化，初始化的指針在程序中也可以根據(jù)需要隨時改變所指向的對象,，(這只需要改寫指針變量的值就可以了,。)當然，未初始化的指針變量系統(tǒng)會初始化為NULL,，而NULL引用是非法的,。 下面看一段類似文字游戲的程序： int I = 6; 注意，由于引用關(guān)系不能被修改,，語句K = J;并不能將K修改為對J的引用,，只是修改了K的值。實際上,，聲明并初始化引用后,，可以把引用當作普通變量來使用，只不過在操作時會影響另外一個變量,。 以上代碼僅僅只是解釋引用的定義,，并不能體現(xiàn)引用的價值,。引用的主要功能在于函數(shù)的參數(shù)(或者返回值)的傳遞。 注：下圖應該是float *px = &x ;
3,、 函數(shù)參數(shù)的指針和引用傳遞機制 先看一下簡單的例子,。 void Func1(int x) //這個函數(shù)的參數(shù)使用值傳遞方式 以下代碼調(diào)用這些函數(shù)： int n = 0; 以上代碼段中,，當程序調(diào)用Func1()函數(shù)時,，首先在棧(Stack)內(nèi)分配一塊內(nèi)存用于復制變量n。若變量n的類型復雜,，甚至重載了該類的默認拷貝構(gòu)造函數(shù)： CMyClass(const CMyClass &obj); 這個過程可能會比較復雜,。<類的默認拷貝構(gòu)造函數(shù)使用“位拷貝”而非“值拷貝”，若類中包括指針成員,，不重載該函數(shù)幾乎注定程序會出錯,。關(guān)于這個問題以后再深入探討。> 程序進入函數(shù)Func1()體內(nèi)后,，操作的是棧中的臨時變量,，當函數(shù)結(jié)束(或者說返回)時，棧內(nèi)變量被釋放,。而對于函數(shù)Func1()來說的外部變量n并未起任何變化,，因此隨后的acutPrintf函數(shù)將輸出n = 0。 程序調(diào)用函數(shù)Func2()時,，在棧內(nèi)分配內(nèi)存用于存放臨時的指針變量x,。然后用&運算取得變量n的地址，并拷貝給臨時指針變量x作為x的值,。此時,，指針x就成了指向變量n的指針。在函數(shù)體內(nèi),，*x運算得到的是指針x指向的內(nèi)容,，即變量n。對*x操作實際上就是對n操作,。因此,，在函數(shù)Func2()中變量n的值起了變化。在分析Func2()函數(shù)時應該注意到,，臨時指針變量x要指向的內(nèi)存地址，也就是說變量x的“值”仍然是采用了值傳遞方式從函數(shù)外部(或者說函數(shù)調(diào)用者)獲得,，那么“值”也就應該具有值傳遞方式的特點,，它要在棧中復制臨時變量，它在函數(shù)體內(nèi)被修改不會影響到函數(shù)外部,。比如說,，在上面的代碼段中,，函數(shù)Func2()內(nèi)可以讓指針x指向另外的變量，但函數(shù)結(jié)束或返回后,，在函數(shù)外部是無法得到這樣的指向另外變量的指針,。 程序調(diào)用函數(shù)Func3()時，臨時變量x是一個變量n的引用,，此時變量x就是變量n本身,，對x操作的同時，外部變量n也起了變化,。實際上,，引用能做的事，指針也能做到,。 以上的代碼段確實簡單,，以至還不能充分顯示指針和引用在傳遞函數(shù)參數(shù)時的許多其他功能。下面我們設計這樣一個函數(shù),，函數(shù)需要兩個參數(shù),，在函數(shù)內(nèi)將兩個參數(shù)的值互換。由于值傳遞方式盡管能通過返回值賦值的方法修改一個參數(shù)值,，但不能同時修改兩個參數(shù)值,，因此這個函數(shù)不能使用值傳遞方式。使用指針傳遞方式,，函數(shù)可以寫成這樣： bool swap(int *x, int *y) 以下代碼調(diào)用該函數(shù)： /*原文如此 int *a = 10; */ int a1 = 10 ; int b1 =15 ; int *a = &a1 ; int *b = &b1 ; 在以上代碼中，swap()函數(shù)設計成與常見的ARX函數(shù)一致的風格,，用一個bool類型返回函數(shù)執(zhí)行狀態(tài),。<在ARX中，這個返回值通常使用Acad::ErrorStatus類,。>在調(diào)用函數(shù)時,，由于變量a和b已經(jīng)聲明為指針，使用標識符a和b訪問的是int類型變量的內(nèi)存地址,。 使用引用傳遞參數(shù),，可以這樣設計swap()函數(shù)： bool swap(int &x, int &y) 使用代碼swap(int a, int b)調(diào)用以上函數(shù)時，進入函數(shù)體內(nèi),，x,、y分別是變量a、b的引用,，對x,、y操作就是操作變量a、b,。函數(shù)返回后,，變量a,、b的值互相交換了。 注意：以上代碼只是交換兩個變量(或者指針指向的變量)的值,。即將變量a,、b(或指針a、b指向的變量)的修改為b,、a(或指針b,、a指向的變量)的值，而不是將指針a指向原來指針b指向的變量,。也就是說,，swap()函數(shù)調(diào)用前后，指針a和b的值(地址)并沒有發(fā)生任何變化,。(當然,，引用關(guān)系在任何時候都不能修改。)要修改指針的地址值,，應該使用指向指針的指針或者使用對指針的引用,。這樣設計和調(diào)用函數(shù)： bool swap(int **x, int **y); //使用指向指針的指針傳遞參數(shù) 或者： bool swap(int *&x, int *&y); //使用對指針的引用傳遞參數(shù) 在以上的兩個swap()函數(shù)以交換兩個指針的值,，使指針a指向原來指針b指向的變量,，指針b指向原來指針a指向的變量。 最后,，我們看一個ARX程序中使用指針和引用傳遞參數(shù)的函數(shù)例子： AcDbDatabase *pDb = new AcDbDatabase(); 從ARX幫助中可以查看到,，getBlockTable()函數(shù)的原型是： Acad::ErrorStatus getBlockTable( AcDbBlockTable*& pTable, AcDb::OpenMode mode); 其中可以看到，函數(shù)的第一個參數(shù)是對一個AcDbBlockTable類型指針的引用,，從而可以在函數(shù)體內(nèi)部對指針pBlkTbl進行修改,，使之指向pDb指針指向的圖形數(shù)據(jù)庫的塊表 |
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