：构造函数语意学之Default constructor的构造操作

Posted 2022-07-18 ccpang

C++新手一般由两个常见的误解：

• 如果任何class没有定义默认构造函数（default constructor），编译器就会合成一个来。
• 编译器合成的的default constructor会显示的设定“class内每一个data member的默认值”

 

---

一、编译器在哪种情况下才会合成默认构造函数：

对于未声明构造函数的类，只有在以下四种情况下编译器才会为它们合成默认构造函数：

• 类的成员有一个类对象（Member Class Object），且该成员含有默认构造函数(default Constructor)
• 继承自带有默认构造函数(default constructor)的基类(Base class)
• 带有虚函数(virtual function)的类
• 继承自虚基类(virtual base class)的类

　　对于以上四种情况，C++标准把合成的默认构造函数叫隐式的有意义默认构造函数（implicit nontrivial default constructors）。被合成的构造函数只能满足编译器（而非程序）的需要，它之所以能够完成任务，是借着调用成员对象或基类的默认构造函数（情况1/2），或是为每一个对象初始化其虚函数机制或虚基类机制（情况3/4）。

　　至于没有存在上述四种情况，而又没有声明任何构造函数的类，那么它们拥有的是隐式无意义默认构造函数（implicit trivial default constructors）,实际上它们并不会被合成出来。

　　在合成的默认构造函数中，只有basec class subobject(基类实例)、member class objects(成员类对象)会被初始化，其他的nonstatic data member（如整数、整数指针、整数数组等）都不会被初始化，初始化这些东西或许对程序而言是非常重要的，但是对于编译器来说则不是必要的。如果程序需要一个“把某指针设置为0”的默认构造函数，那么提供的它的人应该是程序员。

 

---

 

二、情况一：“带有Default Constructor”的Member Class Object

　　如果一个cass没有任何 constructor,但它内含一个 member object,而后者有default constructor,那么这个 class的 implicit default constructor就是“ nontrivial”,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。

　　于是出现了一个有趣的问题:在C+各个不同的编译模块中（不同的文件）,编译器如何避免合成出多个 default constructor(比如说一个是为A.C文件合成,另一个是为B.C文件合成)呢?       解决方法是把合成的 default constructor、constructor、 destructor、 assignment copy operator都以 inline方式完成。一个inline函数有静态链接( static linkage),不会被文件以外者看到。如果函数太复杂,不适合做成 inline,那就会合成出一个 explicit non-inline static实例。

 1 //编译器为 class Bar合成一个 default
 2 class Foo  public: Foo(), Foo( int ).. ；
 3 class Bar  public: Foo foo;  char*str; ;//译注:不是继承,是内含！
 4 
 5 void foo bar()
 6 (
 7     Bar bar;    //Bar::foo必须在此处初始化。
 8         //译注:Bar::foo是一个 member object,而其 class Foo
 9         //拥有 default constructor,符合本小节主题
10 if( str )   ...
11 
12                   

 

 

 

　　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 object Bar::foo,但它并不产生任何代码来初始化Bar:;str。是的,将Bar::foo初始化是编译器的责任,将Bar:str初始化则是程序员的责任。

　　被合成的默认构造函数如下所示：

 

//Bar 的默认构造函数可能会被合成如下形式：
//为成员foo调用类Foo的默认构造函数
inline Bar::Bar()

    foo.Foo::Foo();

 

 

 

　　不过合成的默认构造函数只是满足编译器的需要，为了能够让程序顺利执行，字符指针str也需要被初始化。假如我们用下面的构造函数为str提供了初始化：

//程序员定义的默认构造函数
Bar::Bar() str = 0;

 

 

 

那么问题就来了，既然程序员自己显示定义了默认构造函数，编译器就不会再定义第二个（温饱已经解决，就不能再吃救急粮），那么编译器是怎么做的呢？

通过扩张程序员自己定义的构造函数，在其之前先调用成员类的默认构造函数，如果有多个类成员对象都要求constructor初始化操作，则将按成员对象在类内的声明顺序来调用各个成员类的构造函数，如下所示：

 

 1 class Dopey  public : Dopey();...;
 2 class Sneezy public : Sneezy (int); Sneezy();...;
 3 class Bashful public : Bashful(); ...;
 4 
 5 //class Snow_White内含上述三个类：
 6 class Snow_White
 7 
 8 public:
 9     Dopey dopey; 
10     Sneezy sneezy;
11     Bashful bashful;
12 private:
13     int mumble;
14 
15 
16 //如果程序员没有定义默认构造函数，则编译器会自动合成 implicit nontrivial default constructor，其调用顺序按上述声明；
17 //如果程序员定义了如下的构造函数：
18 
19 Snow_White::Snow_White() : sneezy(1024)
20 
21     mumble = 2048;   
22 
23 
24 //那么编译器会将上述构造函数自动扩展成如下所示：
25 Snow_White::Snow_White() : sneezy(1024)
26 
27   //隐式加入member class object 的default  constructors
28    dopey.Dopey::Dopye();
29    sneezy.Sneezy::Sneezy(1024) ;
30    bashful.Bashful::Bashful();
31    
32     mumble = 2048;   
33