OpenFOAM瞬态对象模板类tmp的分析及其使用

su_junwei

今天讨论一下tmp的使用方法。讨论从下面三个方面进行展开 1）为什么要tmp；2）tmp工作原理；3）tmp怎么用；

1）为什么要tmp

   利用tmp主要是为了提高程序的执行效率，不是必须的。比如，我们定义一个有返回值的函数，当该函数被调用的时候，返回值会被复制给其他对象，然后函数内的返回值被释放；比如

   //定义函数

   label A()

   {

      label a = 10;

      return a; //返回局部变量a

   }

   调用函数；这时候函数A()内的局部变量a被复制，并赋给aa，函数结束a被释放；

   label aa = A();

   上面是一般函数调用机制，没有问题。如果a是一个占有非常大内存的对象，比如一个场量（100w个数据），这时候如果再复制a赋给aa会浪费很大计算机资源。这时候tmp就出现了；tmp就是让一个函数返回的时候，并不进行数据拷贝，从而提高效率。他是怎么实现这一点的呢？

2）tmp的工作原理

tmp的实现也不是很复杂；他主要程序设计的两种基本存储方式：堆存储和栈存储；堆存储时通过程序员指定的的存储，通过new或者malloc来完成，该存储空间需要程序员手动释放（通过delete或者free），否则这块空间永远保存在堆中。而栈是通过编译器自动申请空间和释放空间的，无需人为干预。他的实现就是通过在栈中声明一个指针指向堆空间，当函数返回时，给栈内的指针会自动复制给其他对象，并释放局部函数空间指针，这时，新的指针就会指向在堆中申请的空间的数据，避免大规模copy，实现效率的提高；他的实现和下面类似；

   scalarField* A()

   {

      scalarField * a = new scalarField(1e5,0);

      return a; //返回局部变量a

   }

   scalarField  * aa=A()； 这时候aa指向函数内局部变量申请的空间；

如果用tmp来实现

tmp<scalarField> A()

{

    tmp<scalarField> a (new scalarField(1e5,0));

    return a;

}

  tmp<scalarField> a = A();

上述两种方法都可以正确执行，但是第一种方法极易出现内存漏洞和其他程序问题 比如下面程序；

在上面第一段程序后加上下面一段；

aa = new scalarField (10,0);

上面的意思是aa不再指向堆中的内存，而是指向重新申请的堆空间，以前申请的空间就不会被释放出现内存漏洞。当然你可以在aa指向新空间时候，将aa释放掉，比如

delete aa；

aa = new scalarField (10,0);

这样执行没有问题了就；

但是如果还有可能出现这种情形；

scalarField *bb =aa；

delete aa;

aa = new scalarField(10,0);

这时候就有问题了，因为bb指向aa的空间，但是aa被释放掉了，bb就是一个指向释放掉的指针。 等等。。。此类问题会很多。

tmp通过refCount来记录当前有多少个指针指向该空间，来决定是否释放，如果该指针被其他指针赋值，只需要将refcount减少1即可，如果refercount为0了，自动释放即可。避免了上述的所有问题。所以，合理使用tmp不仅可以提高效率，而且可以避免内存泄露等问题。当然tmp对象可以直接手动释放内存，通过clear函数来实现；

3）tmp怎么用



这点不用说了，在前面的这段程序已经说明白了

tmp<scalarField> A()

{

//new 一下，必须new才能返回，也就是堆中数据才能返回否则的话，编译器会给你释放掉；

    tmp<scalarField> a (new scalarField(1e5,0));   

    return a;

}

tmp<scalarField> a = A();



由于该类使用的refCount来记录被类对象被引用的次数，因此只有refCount的子类才可以作为tmp的参数来使用。 OpenFOAM中的Field及其子类都是refCount的子类。使用它可以提高效率；



不妨试一试。 祝好

转自OpenFOAM研究： http://blog.sina.com.cn/openfoamresearch