《深度探索C++对象模型》--2 构造函数语意学

1、default constructor的构造操作

  C++standard：对于class X，如果没有任何user-declared constructor,那么会有一个default constructor 被暗中（implicitly）声明出来，一个被暗中声明出来的default constructor将是一个trivial constructor。但是这个生成的defaultconstructor只能满足编译器的需要，而不是程序的需要，所有的nonstaticdata member都不会被初始化，要注意。

  一个nontrivialdefault constructor在ARM的术语中就是编译器所需要的那种，必要的话会由编译器合成出来。下面讨论nontrivial defaultconstructor的四种情况。

（1）带有defaultconstructor的memberclass object：如果一个类没有任何constructor，但它内含一个memberobject，而后者有defaultconstructor，那么这个class的implicitdefault constructor就是”nontrivial“的。

  既然编译器会合成默认构造函数，那么在C++各个不同的编译模块中，编译器如何避免合成出多个默认构造函数（比如一个是a.c文件，另一个是b.c文件）呢？解决办法是吧合成的default constructor、copyconstructor、destructor、assignmentcopy operator都以inline方式完成，一个inline函数有静态链接，不会被文件以外看到。如果函数太复杂，不适合做成inline，就会合成出一个explicitnon-inline static实体。

 如果class内含一个以上的memberclass objects，那么此class的每一个constructor必须调用每一个memberclass的defaultconstructor。编译器会扩张已经存在的constructor，在其中安插一些代码，似的user code被执行之前，先调用必要的defaultconstructor，且以声明顺序调用。

（2）带有DefaultConstructor的BaseClass：如果一个没有任何constructor的class派生自一个带有defaultconstructor的base class，那么这个derivedclass的defaultconstructor会被视为nontrivial，并因此需要被合成出来。

（3）带有一个VirtualFunction的Class：两种情况

（a)class声明（或继承）一个virtual function

 (b) class派生自一个继承串链，其中有一个或更多的virtual base classes

有两个扩张会在编译期间发生：一个virtualfunction table会被编译器产生出来，内放class的virtualfunctions地址；在每一个classobject中，一个额外的pointer member会被编译器合成出来，内含相关的class vtbl的地址。

（4）带有一个VIrtualBase Class的Class: VirtualBase Class的实现法在不同的编译器之间有极大差异，然而，每一种实现法必须使virtualbase class在每一个derivedclass object中的位置，能够于执行期准备妥当。

2、Copy Constructor的构建操作

（1）当classobject以相同class的另一个object作为初值时，其内部是以所谓的default memberwise（按成员）initialization手法完成的。

（2）如果class没有声明一个copyconstructor，就会有隐含的声明或隐含的定义出现，C++standard把copyconstructor区分为trivial何nontrivial两种，只有nontrivial的实体才会被合成于程序之中。决定一个copy constructor是否为trivial的标准在于class是否展现出所谓的”bitwisecopy semantics“。

（3）BitwiseCopy Semantics（逐位拷贝）

不要BitwiseCopy Semantics的情况有四种：

 （a）当class内含一个memberobject而后者的class声明有一个copyconstructor时（不论是被class设计者明确地声明，还是被编译器合成）；

 （b）当class继承自一个baseclass而后者存在一个copyconstructor时（不论是被明确声明还是被合成而得）；

 （c）当class声明了一个或多个virtualfunctions时；

 （d）当class派生自一个继承串链，其中有一个或多个virtual base class时。

前两种情况，编译器需将member或baseclass的copyconstructor调用操作安插到被合成的copyconstructor中，情况3和4有点复杂。

重新设定VirtualTable的指针：增加一个virtualfunction table（vtbl），内含每一个有作用的virtual function地址；将一个指向vtbl的指针（vptr），安插在每一个classobject内。

处理VirtualBase Class Subobject：一个classobject以另一个object作为初值，而后者有一个virtual base class subobject，也会使bitwisecopy semantics失效。

3、程序转化语意学

（1）返回值的初始化

已知函数定义：

X bar（）

{

X xx；

//...

return xx;

}

bar（）返回值如何从局部对象拷贝？

Stroustrup在cfront的解决方法是一个双阶段转化：

    加上一个额外参数，类型是reference

    在return前安插一个copy constructor操作

//函数转化

void bar(X& _result)//加上一个额外参数

{

X xx;

xx.X::X();//编译器产生的default constructor调用操作

//....处理xx

_result.X::XX(xx);//编译器产生的copyconstructor调用

return;

}

一个bar（）调用被转化为：

X xx = bar（）；

转为：

X xx；

bar（xx）；//注意不必调用default constructor

（2）在编译器层面做优化

以_result参数取代namedreturn value，称为NamedReturn Value（NRV）优化。由于NRV需要调用默认拷贝构造，如果编译器不生成，则需要手动添加拷贝构造。

（3）拷贝构造要还是不要？

如果class需要大量的memberwise初始化操作，例如以传值的方式传回value，则提供一个explicit copy constructor inline会更有效率。

4、成员的初始化队伍

必须使用member initialization list的情况：初始化一个reference member时；初始化const member；调用base class的constructor，而它拥有一组参数；调用member class的constructor，而它拥有一组参数。

使用成员初始化列表，可以提高效率，因为initializationlist的项目被放于explicituser code之前，但是要注意如果初始化某一项依赖于另一项时初始化的顺序，好的方法是将依赖某一项的成员放于constructor体内。