《深入探索C++对象模型》第二章：构造函数语意学（上）

1、Default Constructor的构造操作

default constructor什么时候会被合成？——在被需要的时候......那么是谁需要呢？需要做什么呢？

书中说不是程序需要，而是编译器需要，程序如果有需要，那是程序员的责任。总的来说，对于class X，如果没有任何user-declared constructor，那么会有一个default constructor被隐式的声明出来，将会是一个trivial的。下面我们来讨论一下notrivial constructor的4种情况：

（1）带有Default Constructor的Member Class Object

即如果一个class没有任何constructor，但是内含一个member object，而后者有default constructor，那么这个class的implicit default constructor就是notrivial，编译器需要为该class 合成出一个default constructor，不过这个合成操作只有在constructor真正需要被调用时才会发生。下面举个例子：

class Foo{ public: Foo(); Foo(int)...}class Bar{ public: Foo foo; char *str;}void foo_bar{    Bar bar;    ...}

被合成的Bar default constructor内含必要的代码，能够调用class Foo的default constructor来处理member Bar::foo，但是这里需要说明的是，它并不产生任何代码来初始化Bar::str。因为初始化Bar::foo是编译器的责任，而初始化Bar::str是程序员的责任。被合成的default constructor看起来可能像这样：

inlineBar::Bar(){    foo.Foo::Foo();}

如果程序员定义了一个构造函数，就像这样：

Bar::Bar(){    str = 0;}

那么Bar::foo怎么办？由于default constructor已经被显示的定义出来了，编译器没法合成第二个。好吧，编译器会采取扩张措施：

如果class A内含一个或以上member class objects，那么class A的每一个constructor必须调用每一个member classe的default constructor。即编译器会扩张已存在的构造函数
（2）带有default constructor的Base Class

和上面那种情况的道理差不多，如果一个没有任何constructor的class派生自一个带有default constructor 的base classes，那么这个derived class的default constructor自然会被视为nontrivial，因为编译器要为base进行初始化，扩张是同样的道理。

（3）带有一个virtual function的class

由于这种情况下，class包含了vptr和vtbl,编译器需要对此负责，所以编译器要么进行合成，要么进行扩张：

a.一个virtual function table会被编译器产生出来

b.在每一个class object中，一个额外的pointer member也就是vptr会被编译器合成出来，内含vtbl的地址

（4）带有一个Virtual Base Class的class

虽然virtual base class的实现发在不同的编译器之间有极大的差异，但是有一个共同点，就是必须使得virtual base class在其每一个derived class object中的位置，能够于执行期准备妥当。就是说需要进行偏移操作。

综合来说，C++新手通常有两个误解：

a.任何class如果没有定义default constructor，就会被合成出来

b.编译器合成出来的default constructor会显式设定class内每一个data member的默认值

很遗憾，没有一个是对的。

2、Copy Constructor的构造操作

有三种情况，会以一个object的内容作为另一个class object的初值：

a. X xx = x;

b. void foo(X x); X xx; foo(xx);

c. X foo(){ X xx; return xx; }

大部分情况下，当一个class object 以另一个同类实例作为初值，copy constructor会被调用，这可能会导致一个临时性的class object的产生或导致程序代码的蜕变

（1）Default Memberwise Initialization

如果class没有提供一个explicit copy constructor会怎么样？当class object以相同class的另一个object作为初值，其内部是以所谓的default memberwise initialization完成的。下面以一个例子来讲解：

class String{public:    // ...没有explicit copy constructorprivate:    char *str;    int len;}

一个String object的default memberwise initialization发生在这种情况下：

String noun("book");String verb = noun;

其完成方式就像设定每个members一样：

verb.str = noun.str;verb.len = noun.len;

很容易看出来，这种拷贝存在问题...对指针的拷贝

就像default constructor一样，C++ standard上说，如果class没有声明一个copy constructor，就会有隐式的声明或定义。同样的，copy constructor分为trivial和notrivial两种，决定一个copy constructor是否为trivial的标准在于class是否展现出所谓的bitwise copy semantics。

（2）Bitwise Copy Semantics

在下面的程序片段中：

#include"Word.h"Word("book");void foo(){    Word verb = noun;}

很明显verb是根据noun来初始化。但是在尚未看到class Word的声明的时候，我们不能预测这个初始化操作的程序行为。如果class Word的设计者定义了一个copy constructor那么verb的初始化操作会调用它。如果该class没有定义，那么是否会有一个编译器合成的实例被调用？这就得看该class是否展现bitwise copy semantics而定了。下面举个例子：

class Word{public:    Word(const char *);    ~Word(){ delete []str;}private:    int cnt;    char *str;};

这种情况下并不需要合成出一个default copy constructor，因为上述声明展现了default copy semantics（WHY？），而verb的初始化操作也就不需要以一个函数调用收场（不是很明白,ps:其实就是说不一定会合成，不合成的时候，利用member initialization即可），但是，如果class Word是这样声明的：

class Word{public:    Word(const String&);    ~Word();private:    int cnt;    String str;};

其中String声明了一个explicit copy constructor：

class String{public:    //....    String(const String&);    //....};

这种情况下，编译器必须合成一个copy constructor，以便调用member class String的copy constructor，合成的函数就像这样：

inline Word::Word(const Word& wd){    str.String::String(wd.str);    cnt = wd.cnt;}

（3）不要Bitwise Copy Semantics

什么时候class不展现出bitwise copy semantics呢？有以下四种情况

1、当class内含一个member object而后者的class声明有一个copy constructor时

2、当class继承自一个base class而后者存在一个copy constructor时

3、当class声明了一个或多个virtual functions时

4、当class派生自一个继承串链，其中有一个或多个virtual base classe时

前两种情况中，编译器必须将member或者base class的copy constructor调用操作安插到被合成的copy constructor中，下面我们着重探讨一下后两种情况，情况3和4都是涉及到了虚函数表。因为同一个class object的虚函数表都是一样的，所以同类之间拷贝构造是允许bitwise的，而派生类向基类转化时，由于不是属于同类，虚函数表不一样，不能bitwise。

下面我们来总结一下，对于第一小节构造函数比较容易理解，对于第二小节的拷贝构造函数想必会有点晕菜，我当时看的时候，主要是被Memberwise和Bitwise给弄晕了。这篇博文给出了详细的解释http://blog.csdn.net/zssureqh/article/details/7696231。其实就是说Default Memberwise Initialization 和 Bitwise Copy并不是一个集合的，也就是两者是不同层次的概念。Default Memberwise Initialization 是编译器默认的拷贝方式，即对构成对象中的每一个成员数据分别进行赋值或者初始化。从对象的数据成员角度出发，具体到对象的每一个数据成员的操作，编译器通常采用（可以认为就是）bitwise copy操作，也就是说Default Memberwise Initialization底层拷贝大部分是采用bitwise copy来完成，这通常会导致浅拷贝问题。与Default Memberwise Initialization相对的概念是User Defined Initialization，用户自定义拷贝构造函数，也就是我们常说的深拷贝。

OK，上基本上说完了，开始下0.0 fighting！！！