C++对象模型之构造函数


最近读《深度探索C++对象模型》(下载见  )，满足了自己不少的好奇心。在此主要讨论下默认构造函数（default constructor) 和拷贝构造函数（copy constructor）的问题。

Default Constructor

首先以下几种情况下，编译器是不会自动合成默认构造函数的：

  1. 用户定义了其他带参数的构造函数（包括拷贝构造函数）
  2. 包含const成员
  3. 包含引用成员
那么其他情况下，如果用户没有定义任何构造函数，那么编译器是否一定会合成默认构造函数呢？

先看个例子

  1. class Node  
  2. {  
  3. public:   
  4.     int ID_;   
  5. };  
  6.   
  7.     Node node;  
  8.     func(node);  
  9. 003317BE  lea         eax,[node]    
  10. 003317C1  push        eax    
  11. 003317C2  call        func (331082h)    
  12. 003317C7  add         esp,4    
  13.   
  14.   
  15. class Node  
  16. {  
  17. public:   
  18.         string name_;  
  19.         int ID_;   
  20. };  
  21.   
  22.   
  23.     Node node;  
  24. 00104C7E  lea         ecx,[node]    
  25. 00104C81  call        Node::Node (10131Bh)    
  26.     func(node);  
  27. 00104C86  lea         eax,[node]    
  28. 00104C89  push        eax    
  29. 00104C8A  call        func (101082h)    
  30. 00104C8F  add         esp,4    

以上分别是两个类的定义和同样一段代码反汇编的结果，可以看到第一个例子并没有调用默认构造函数。

ISO C++ 2003有如下描述：

If there is no user-declared constructor for class X, a defaultconstructor is implicitly declared. Animplicitly-declareddefault constructoris an inline public member of its class. A constructor istrivialif it is an implicitly-declareddefault constructor and if:

— its class has no virtualfunctions (10.3) and no virtual base classes (10.1), and

— all the direct base classesof its class have trivial constructors, and

— for all the nonstatic datamembers of its class that are of class type (or array thereof), each such classhas a trivial constructor.

 

trivial default constructor 是个空的inline函数，而且很可能在生成代码时被优化掉了。

根据上面的描述，如果一个类满足以下条件，则编译器会合成nontrivial default constructor:

1. 声明(或继承)一个虚函数

          这种类需要一个虚函数表，因此编译器会在合成的默认构造函数里构造虚函数表，并生成和初始化vtbptr。

2.派生自一个继承链，其中有一个或多个虚基类

          编译器对虚基类的处理有很大差异，但其共同点是需要记录虚基类在每个派生类中的位置。

3. 其基类有nontrivial default constructor

          根据声明次序调用上一层基类的默认构造函数。

4. 包含带有默认构造函数的member class object

          以member在class中的声明次序来调用member的默认构造函数。

 

在上述情况下，如果设计者已经提供任何形式的构造函数，则编译器会扩张现有的每一个构造函数，

将相关代码加进去，而不会合成新的默认构造函数。


Copy Constructor

类似于默认构造函数，C++标准把拷贝构造函数也分为 trivial和nontrivial两种，只有nontrivial的实体才会被合成于程序之中。

只有class不展现出bitwise copy semantics时，才会合成一个nontrivial的拷贝构造函数.

bitwise copy semantics是指可以通过按位拷贝来复制一个类，那么显然包含指针成员时就不属于这种情形，

包含其他类对象时，则有可能不属于bitwise copy semantics。


具体来说有以下有四种情况不属于bitwise copy semantics：

1.class内含一个成员对象，后者的class声明有一个拷贝构造函数(不论是用户明确声明，还是被编译器合成)

2.当class继承自一基类，而后者存在一个拷贝构造函数

3.当class声明一个或多个虚函数时

4.当class派生自一个继承链，其中有一个或多个虚基类。

上述4种情况与默认构造函数的情况基本一样，执行的操作也类似。


这里我们看到，当一个类不属于上述情况但包含一个指针成员时，编译器仍然会当作bitwise copy semantics来处理，

也就是直接拷贝指针，这也是导致很多bug的原因。

参考： 深度探索C++对象模型（Inside the C++ Object Model）下载见  

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