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C++ 重载运算符在HotSpot VM中的应用小结

 更新时间：2023年09月22日 11:48:29   作者：鸠摩（马智）  
C++支持运算符重载，对于Java开发者来说，这个可能比较陌生一些，因为Java不支持运算符重载，下面介绍一下HotSpot VM中的运算符重载，感兴趣的朋友跟随小编一起看看吧

C++支持运算符重载，对于Java开发者来说，这个可能比较陌生一些，因为Java不支持运算符重载。运算符重载本质上来说就是函数重载。下面介绍一下HotSpot VM中的运算符重载。

1、内存分配与释放

在C++中可以通过new运算符创建一个C++的类实例，这个操作实际上上包含了如下3个步骤：

  • 调用operator new的标准库函数。此函数会分配一块内存空间以便函存储相应类型的实例。
  • 调用相应类的构造函数
  • 返回一个指向该对象的指针

同样，可以delete运算符释放对应的内存，实际执行如下2个步骤：

  • 调用相应类的析构函数
  • 调用operator delete标准库函数释放内存。

由于C++没有Java的GC托管技术，所以分配出来的内存时刻要惦记着释放，这是一件非常不容易的事情。通常的做法是，内存申请和释放集中到一个地方管理，所以才会有Metaspace或Arena这些相对复杂一些的内存管理机制。

有了我们自己设计的内存管理机制后，就可以重载new运算符，让实例从特定的内存空间中申请和释放内存了，例如HotSpot VM在Klass类中重载了new运算符：

void* Klass::operator new(size_t size, ClassLoaderData* loader_data, size_t word_size, TRAPS) throw() {
  // 在元数据区分配内存空间
  void* x = Metaspace::allocate( 
				 loader_data,
				 word_size,
				 false,   /*read_only*/
				 MetaspaceObj::ClassType,
				 CHECK_NULL
			 );
  return x;
}

在使用new关键字创建Klass或子类的实例时，都会调用Metaspace::allocate()函数从元数据区分配内存；在Klass类中，我们没有看到重载delete运算符，因为删除一个类并没有那么简单，需要借助GC来完成。元数据区具体管理内存的办法，以及分配和释放的逻辑可参看《深入剖析Java虚拟机：源码剖析与实例详解》中的8.2节。
在HotSpot VM中重载new和delete运算符的地方非常多，不过oop并不是这样做的，这应该是考虑到它相对复杂的内存分配逻辑和初始化过程吧。

2、句柄

关于句柄，可以参考 https://www.jb51.net/article/141842.htm 。句柄要间接操作实例，让GC能够集中扫描到栈中引用到的Java对象。
句柄的相关定义如下：

class Handle {
private:
    oop *_handle; // oop的类型为oopDesc*
protected:
    oop obj() const {
        return _handle == NULL ? (oop) NULL : *_handle;
    }
    oop non_null_obj() const {
        return *_handle;
    }
public:
    // 重载了()、->和==运算符
    oop operator()() const { return obj(); }
    oop operator->() const { return non_null_obj(); }
    bool operator==(oop o) const { return obj() == o; }
    bool operator==(const Handle &h) const { return obj() == h.obj(); }
};

句柄中重载了()、->和==运算符，我们可以这样操作：

oop obj1 = ...;
// 将对象封装为句柄
Handle h1(obj1); 
// 获取被封装的对象，会调用到operator()()函数，这个函数返回*_handle
oop obj2 = h1();
// 直接调用oop中定义的相关函数，会调用到operator->()函数，
// 在这个函数中获取_handle值后调用_handle->print()函数 
h1->print();

这大大简化了相关操作的简洁性，操作句柄就感觉和操作oop是一样的效果

到此这篇关于C++ 重载运算符在HotSpot VM中的应用的文章就介绍到这了,更多相关C++  重载运算符内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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