C++對象模型之構造函數

最近讀《深度探索C++對象模型》(下載見 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-03/56158.htm )，滿足了自己不少的好奇心。在此主要討論下默認構造函數（default constructor) 和拷貝構造函數（copy constructor）的問題。

Default Constructor

首先以下幾種情況下，編譯器是不會自動合成默認構造函數的：

1. 用戶定義了其他帶參數的構造函數（包括拷貝構造函數）
2. 包含const成員
3. 包含引用成員

先看個例子

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    

以上分別是兩個類的定義和同樣一段代碼反匯編的結果，可以看到第一個例子並沒有調用默認構造函數。

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 是個空的inline函數，而且很可能在生成代碼時被優化掉了。

根據上面的描述，如果一個類滿足以下條件，則編譯器會合成nontrivial default constructor:

1. 聲明(或繼承)一個虛函數

          這種類需要一個虛函數表，因此編譯器會在合成的默認構造函數裡構造虛函數表，並生成和初始化vtbptr。

2.派生自一個繼承鏈，其中有一個或多個虛基類

          編譯器對虛基類的處理有很大差異，但其共同點是需要記錄虛基類在每個派生類中的位置。

3. 其基類有nontrivial default constructor

          根據聲明次序調用上一層基類的默認構造函數。

4. 包含帶有默認構造函數的member class object

          以member在class中的聲明次序來調用member的默認構造函數。

在上述情況下，如果設計者已經提供任何形式的構造函數，則編譯器會擴張現有的每一個構造函數，

將相關代碼加進去，而不會合成新的默認構造函數。

Copy Constructor

類似於默認構造函數，C++標准把拷貝構造函數也分為 trivial和nontrivial兩種，只有nontrivial的實體才會被合成於程序之中。

只有class不展現出bitwise copy semantics時，才會合成一個nontrivial的拷貝構造函數.

bitwise copy semantics是指可以通過按位拷貝來復制一個類，那麼顯然包含指針成員時就不屬於這種情形，

包含其他類對象時，則有可能不屬於bitwise copy semantics。

具體來說有以下有四種情況不屬於bitwise copy semantics：

1.class內含一個成員對象，後者的class聲明有一個拷貝構造函數(不論是用戶明確聲明，還是被編譯器合成)

2.當class繼承自一基類，而後者存在一個拷貝構造函數

3.當class聲明一個或多個虛函數時

4.當class派生自一個繼承鏈，其中有一個或多個虛基類。

上述4種情況與默認構造函數的情況基本一樣，執行的操作也類似。

這裡我們看到，當一個類不屬於上述情況但包含一個指針成員時，編譯器仍然會當作bitwise copy semantics來處理，

也就是直接拷貝指針，這也是導致很多bug的原因。

參考： 深度探索C++對象模型（Inside the C++ Object Model）下載見 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-03/56158.htm