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C++
是一种广泛使用的语言，也曾有兴趣略作研究。因为最近一段时间估计不会用它进行开发了，静下心来，谈谈我对它的理解或是发现。
(1)
引子
本文谈一谈
C++
中的隐式计数。隐式计数是一个计数器，因为他的储存空间没有显示的体现在程序代码中，故称之为“隐式”，而“计数”是说该存储空间的功能。这么一说，你首先想到的可能是
C++
中的
new []
和
delete []
操作符，不错，用
new
分配一个数组时，正是使用了“隐式计数”，才使得
delete
该数组指针时，能够获取到数组元素的个数，请看下面的代码，或许你并不陌生：
struct Test
{
Test() { cout << "Test()" << endl; }
~Test() { cout << "~Test()" << endl; }
};
int main()
{
Test *p = new Test[2];
*((int *)p - 1) = 1;
delete[] p;
return 0;
}
看看输出吧，构造函数被调用两次，析构函数被调用一次
(
在
VC6.0
和
gcc
中均是如此
)
，毫无疑问，
(int *)p - 1
的位置就是一个计数器，它记录了数组数组元素的个数。
(2)
示例
1
——
string
中的隐式计数
我们再来看看下面关于
std::string
的例子：
int main()
{
string s1("Hello");
string s2 = s1;
char *p = const_cast<char *>(s2.c_str());
p[0] = 'M';
cout << s1 << endl;
return 0;
}
上面的程序输出什么？是“
Hello
”吗？答案是不一定
(
我在
gcc 3.4.6
中是
Mello)
。这实际上取决于
string
类的实现，如果
string
采用了
copy on write
的机制，那么
s1
和
s2
实际上共享同一段内存，因此上面的代码也修改了
s1
的内容。当然，这都是
const_cast
惹的祸，常规代码对
s1
和
s2
都是能正常工作的。
上面提到了
copy on write
的共享机制，那么，程序又是如何决定什么时候删除该共享内存呢
?
答案是引用计数，如果你有兴趣，你可以查看
p
指针的前
4
个字节，发现其值为
1
，而再添加一个“
string s3 = s1;
”后，其值变为
2
，毫无疑问，这正是一个引用计数。
(3)
示例
2
——
static
中的隐式计数
再看一个关于
static
局部变量的例子。我们知道，如果函数中的
static
变量在定义时赋初值，那么只有在第一次调用该函数时，初始化才被执行，以后的调用都不再执行。那么，编译器又是怎么实现的呢？答案很简单，就是一个标志位，程序初始化时该标志位为
0
，函数中初始化相关的代码则演变为：检查标志位，如果是
0
，则对变量进行初始化，然后将标志位置
1
，否则跳过初始化步骤。这个标志位实际上就是一个隐式的计数器，虽然它只是一个
0-1
计数。
知道了编译器的这个“内幕”，你可以用下面的代码轻易的绕过初始化检查，让函数中的
static
变量在每次被调用时都被初始化
(
代码有些
BT
，不适者勿看
)
。
void Test(int initVal)
{
static int i = initVal;
cout << i << endl;
++i;
}
int FindAddress()
{
unsigned char *addr = (unsigned char *)&Test;
// There is only one instruction in Test: jmp realAddr
if (*addr == 0xe9)
{
addr = addr + *(int *)(addr + 1) + 5;
}
// Look forward at most 100 bytes for instruction "and eax 1"
for (int i = 0; i < 64; i++)
{
#ifdef WIN32
if (memcmp(addr + i, "\x83\xe0\x01", 3) == 0)
{
return *(int *)(addr + i - 4);
}
#else
if (addr[i+0] == 0x80 && addr[i+1] == 0x3d && addr[i+6] == 0x00)
{
return *(int *)(addr + i + 2);
}
#endif
}
return 0;
}
int main()
{
cout << "before modify: " << endl;
Test(0);
Test(100);
try
{
int flagAddress = FindAddress();
if (flagAddress)
{
cout << "After modify: " << endl;
*reinterpret_cast<int *>(flagAddress) = 0;
Test(1000);
}
else
{
cout << "Can not find the flag address" << endl;
}
}
catch (...)
{
cout << "There is some bug in program" << endl;
}
return 0;
}
代码的讲解我就不说了，注意的是
FindAddress
函数，其中尝试查找某种特征的指令。
(4)
总结
上面举了几个“隐式计数”的例子，它们可能是编译器为了在程序中实现代码面上的功能，而在其中添加的额外数据结构，也可能是库源码中为你所不熟悉的数据结构(如string中的隐式计数)。了解这些深层次的实现，对查排错误或是提高效率都不无裨益。
很少写文章，
写这篇文章的目的，只是希望下次你在用到
C++
的某个比较“怪异”的特性时，也能有自己的发现, :)。
本文转自Intel_ISN 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/intelisn/130713，如需转载请自行联系原作者
