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对象的按位交换何时会失败?

Mary-Kate Olsen
Mary-Kate Olsen原创
2024-12-18 08:54:11543浏览

When Does Bitwise Swapping of Objects Fail?

按位交换在实践中失败的场景

虽然出于效率原因使用按位 swap() 方法来交换对象可能很诱人,但它是考虑潜在的陷阱至关重要。前提是,在面向对象的编程语言(如 C)中,将对象指针视为指向原始二进制数据的指针通常是不可取的。

自引用对象

主要对按位交换的关注源于包含指向自身的指针(称为自指针)的对象。当使用按位运算交换对象时,这些对象中的指针最终可能会指向错误的地址。

真实世界示例

虽然自己设计的示例指针构建起来很简单,但现实世界中提出类似挑战的场景更难以识别。按位交换可能导致问题的一个实例是包含自指针的复杂数据结构,例如图形或树。

编译器优化

需要注意的是,编译器在优化代码方面变得越来越复杂,因此它们通常可以执行优化,从而使按位 swap() 变得不必要,甚至不再需要

示例:C 语言中的字符串复制

以下 C 代码演示了编译器如何在无需按位交换的情况下高效处理复杂操作:

std::string whatever = "abcdefgh";
std::string whatever2 = whatever;

第一个构造函数和复制构造函数生成的机器代码表明编译器能够有效地优化字符串复制操作。优化器识别出源字符串和目标字符串在内存中连续定位,并执行单个寄存器复制而不是按位交换。

结论

而按位 swap()可能在某些特殊场景中占有一席之地,但通常不建议将其用于通用对象交换。面向对象的编程实践强调封装和数据完整性,这可能会因按位交换等低级优化而受到损害。此外,现代编译器具有先进的优化技术,可以有效地处理对象交换,从而通常不需要按位交换。

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