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浅议C++/CLI的gcnew关键字

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C++/CLI中使用gcnew关键字表示在托管堆上分配内存,并且为了与以前的指针区分,用^来替换*。

作者：LEAK 来源：C++/CLI社区 2007年11月16日

关键字： C++ gcnew 关键字

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　C++/CLI中使用gcnew关键字表示在托管堆上分配内存，并且为了与以前的指针区分，用^来替换* ，就语义上来说他们的区别大致如下:

　　1.     gcnew返回的是一个句柄(Handle)，而new返回的是实际的内存地址.
　　2.     gcnew创建的对象由虚拟机托管，而new创建的对象必须自己来管理和释放.
 
　　当然，从程序员的角度来说，管它是句柄还是什么其他的东西，总跑不掉是对某块内存地址的引用，实际上我们都可以理解成指针.下面我们就写一段代码来测试一下好了.
 
using namespace System;
 
ref class Foo
{
public:
    Foo()
    {
       System::Console::WriteLine("Foo::Foo");
    }
    ~Foo()
    {
       System::Console::WriteLine("Foo::~Foo");
    }
public:
    int m_iValue;
};
 
int _tmain()
{
    int* pInt = new int;
    int^ rInt = gcnew int;
    Foo^ rFoo = gcnew Foo;
 
    delete rFoo;
    delete rInt;
    delete pInt;
}
 
　　我把调试的时候JIT编译的汇编代码择录了部分如下显示（请注意红色部分）：

    int* pInt = new int;
0000004c  mov         ecx，4
00000051  call        dword ptr ds:[03B51554h]
00000057  mov         esi，eax
00000059  mov         dword ptr [esp+18h]，esi
    int^ rInt = gcnew int;
0000005d  mov         ecx，788EF9D8h
00000062  call        FCFAF66C
00000067  mov         esi，eax
00000069  mov         dword ptr [esi+4]，0
00000070  mov         edi，esi
    Foo^ rFoo = gcnew Foo;
00000072  mov         ecx，3B51768h
00000077  call        FCFAF66C
0000007c  mov         esi，eax
0000007e  mov         ecx，esi
00000080  call        dword ptr ds:[03B517ACh]
00000086  mov         dword ptr [esp+1Ch]，esi
 
    delete rFoo;
0000008a  mov         ebx，dword ptr [esp+1Ch]
0000008e  test        ebx，ebx
00000090  je          000000A4
00000092  mov         ecx，ebx
00000094  call        dword ptr ds:[03FD0028h]
0000009a  mov         dword ptr [esp+14h]，0
000000a2  jmp         000000AC
000000a4  mov         dword ptr [esp+14h]，0
    delete rInt;
000000ac  mov         edx，edi
000000ae  mov         ecx，788F747Ch
000000b3  call        FC8D20FD
000000b8  mov         ebp，eax
000000ba  test        ebp，ebp
000000bc  je          000000D0
000000be  mov         ecx，ebp
000000c0  call        dword ptr ds:[03FD0020h]
000000c6  mov         dword ptr [esp+10h]，0
000000ce  jmp         000000D8
000000d0  mov         dword ptr [esp+10h]，0
    delete pInt;
000000d8  mov         ecx，dword ptr [esp+18h]
000000dc  call        dword ptr ds:[03B51540h]
 
 
 　　我们先看分配内存这部分的代码
 
　　1．调用new方式分配
int* pInt = new int;
0000004c  mov         ecx，4
00000051  call        dword ptr ds:[03B51554h]

　　可以看到，和以前在vc6中一样，分配内存的步骤如下：
　　1．  首先把sizeof(int) = 4 放到ecx中
　　2．  调用operator new 去分配4个字节
　　3．  调用构造函数等等......(这里不是我们的重点)

　　成功分配后，会把返回地址放在eax中。
 
　　2．调用gcnew方式分配
    int^ rInt = gcnew int;
0000005d  mov         ecx，788EF9D8h
00000062  call        FCFAF66C
。。。
    Foo^ rFoo = gcnew Foo;
00000072  mov         ecx，3B51768h
00000077  call        FCFAF66C

　　可以看到gcnew也是通过把一个参数放到ecx中，然后再调用一个函数来完成分配的操作，显然0x788EF9D8应该是一个地址，而不可能是一个数值。我们可以看到这里gcnew创建两个不同类型的变量，调用的函数地址却都是0xFCFAF66C，而存放到ecx中的两个地址就不一样。究竟这几个地址代表什么呢？
 
　　和new一样gcnew也是把返回地址放在eax中。我们直接从内存窗口看eax指向的内存块好了。Aha，看到了没有？

　　这次的eax = 0x00F73404  对应的内存块为
 
0x00F73404  d8 f9 8e 78 00 00 00 00 。。。
 
　　这个不就是 mov 到 ecx中的值么？再回忆昨天写的分析Object对象布局的文章，可以肯定这个就是 MethodTable地址了，对于这个int来说，后面的4个字节对应的就是存放它的RawData，比如如果你初始化为 4 那么内存对应的就变化为 d8 f9 8e 79 04 00 00 00
 
　　分析清楚存放到ecx中的是 MethodTable指针，我们再分析那个对应的call函数，从vm的代码可以看出，有三个全局函数用来根据MethodTable创建对象，同时MethodTable本身也提供一个成员函数Allocate()，只不过这个成员函数也是调用的下面的函数：

OBJECTREF AllocateObject( MethodTable *pMT )
OBJECTREF AllocateObjectSpecial( MethodTable *pMT )
OBJECTREF FastAllocateObject( MethodTable *pMT )
 
　　其中AllocateObject又是调用AllocateObjectSpecial来完成工作。那么我们调用的应该就是AllocateObject或者FastAllocateObject了。

　　在我们的例子里面两个call的地址都一样，但是你如果写下代码 double ^ pDouble = gcnew double;这个时候的地址是多少？它和int 的一样么？

　　目前我还没有仔细去研究这个地址到底对应的是该类型的MethodTable::Allocate()或是上面的这三个全局函数，如果对应MethodTable::Allocate()，那么2.0中应该有个MethodTable::FastAllocate()吧，否则应该就是对应的全局函数AllocateObject 以及FastAllocateObject了。过几天一定要抽空再好好研究一下。
 
　　下面看对应的delete函数。
    delete pInt;
000000d8  mov         ecx，dword ptr [esp+18h]
000000dc  call        dword ptr ds:[03B51540h]
 
比较简单，就是传入地址，然后调用operator delete来释放类存，会调用析构函数
 
　　对应的，释放gcnew创建的对象的代码如下：
    delete rInt;
000000ac  mov         edx，edi
000000ae  mov         ecx，788F747Ch
000000b3  call        FC8D20FD

　　这个也相对简单，它对应vm里面的一个函数：
void  CallFinalizer(Thread* FinalizerThread， Object* fobj)

　　那么也就是
fobjà edx
FinalizerThread à ecx
Call CallFinalizer
 
　　但是，请注意！！！！！！！一个类包含析构函数和不包含析构函数，它对应的delete代码是不一样的，这点可以通过汇编代码比较得到，我这里就不多说了。

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