显式默认构造函数的目的

Posted 2023-02-21

【中文标题】显式默认构造函数的目的

【英文标题】：Purpose of Explicit Default Constructors

【发布时间】：2011-02-19 16:26:37

【问题描述】：

我最近注意到 C++0x 中的一个类需要显式的默认构造函数。但是，我没有想出一个可以隐式调用默认构造函数的场景。这似乎是一个毫无意义的说明符。我想也许它会禁止Class c; 支持Class c = Class();，但情况似乎并非如此。

来自 C++0x FCD 的一些相关引述，因为我更容易导航[类似的文本存在于 C++03 中，如果不在相同的地方]

12.3.1.3 [class.conv.ctor]

默认构造函数可以是显式构造函数；这样的构造函数将用于执行默认初始化或值初始化 (8.5)。

它继续提供了一个显式默认构造函数的示例，但它只是模仿了我上面提供的示例。

8.5.6 [decl.init]

默认初始化 T 类型的对象意味着：

——如果 T 是一个（可能是 cv 限定的）类类型（第 9 条），则调用 T 的默认构造函数（如果 T 没有可访问的默认构造函数，则初始化是非良构的）；

8.5.7 [decl.init]

对 T 类型的对象进行值初始化意味着：

——如果 T 是一个（可能是 cv 限定的）类类型（第 9 条），具有用户提供的构造函数（12.1），则调用 T 的默认构造函数（如果 T 没有可访问的默认构造函数）；

在这两种情况下，标准调用都会调用默认构造函数。但是，如果默认构造函数是非显式的，就会发生这种情况。为了完整起见：

8.5.11 [decl.init]

如果没有为对象指定初始化器，则该对象是默认初始化的；

据我所知，这只会导致没有数据的转换。这没有任何意义。我能想到的最好的方法如下：

void function(Class c);
int main() 
  function(); //implicitly convert from no parameter to a single parameter

但显然这不是 C++ 处理默认参数的方式。还有什么可以使explicit Class(); 的行为与Class(); 不同？

产生这个问题的具体例子是std::function [20.8.14.2 func.wrap.func]。它需要几个转换构造函数，没有一个被标记为显式，但默认构造函数是。

【问题讨论】：

一发帖，我想我想出了一个解释。但我会等待我的怀疑得到证实，因为无论如何这似乎是一个有用的问题。

【参考方案1】：

这声明了一个显式的默认构造函数：

struct A 
  explicit A(int a1 = 0);
;

A a = 0; /* not allowed */
A b; /* allowed */
A c(0); /* allowed */

如果没有参数，如下例所示，explicit 是多余的。

struct A 
  /* explicit is redundant. */
  explicit A();
;

在一些 C++0x 草案中（我相信是 n3035），它通过以下方式产生了影响：

A a = ; /* error! */
A b; /* alright */

void function(A a);
void f()  function(); /* error! */ 

但在 FCD 中，他们 changed this（尽管我怀疑他们并没有考虑到这个特殊原因）在所有三种情况下 value-initialize 各自的对象。值初始化不会进行重载解析舞蹈，因此不会在显式构造函数上失败。

【讨论】：

好的。那么std::function 的显式构造函数只是该版本草案的保留？正是这个解释，我在写完问题后终于想通了，但是提供的示例和std::function()都没有带可选参数，所以我并不完全相信。

这似乎有所改变，请参阅CWG 1518。最新版本的 g++ 和 clang++ 拒绝 function() 用于非默认的显式默认构造函数，即使在 C++11 模式下也是如此。

@VilleVoutilainen 这似乎是核心语言的另一个缺陷。为什么我们在值初始化时不考虑explicit默认构造函数用于= 触发的默认初始化，但是做在寻找= foo 触发的构造函数时考虑explicit构造函数不 值初始化？我对 LWG 问题解决方案的第一反应是“哦，不，这行不通，因为列表初始化会考虑 explicit 构造函数，并且只有在选择它们时，程序才是格式错误的。”。错误的 litb，C++ 在这里有另一个疣状的特殊情况，以引起额外的混乱：/

@VilleVoutilainen in coliru.stacked-crooked.com/a/25673a34a62d668e ，GCC 说这个电话是模棱两可的。但是，如果您删除 void f(B) 重载（ coliru.stacked-crooked.com/a/7ee73c36f3d346e0 ），它会抱怨使用显式构造函数。看起来 GCC 也需要在这里进行一些改进（GCC6.3）来实现这个 IMO 疣。

@VilleVoutilainen 实际上，我认为我最初的反应似乎是正确的，GCC 的行为也是正确的，但是 LWG 的分辨率不正确。因为语言指定在重载解析期间， -> A 转换序列对于默认初始化没有特殊情况，而是使用一般的“考虑显式 ctor，如果选择显式则拒绝”： Quote: “如果初始化器列表没有元素且 T 有默认构造器，第一阶段被省略。在复制列表初始化中，如果选择显式构造器，则初始化是非良构的。"

【参考方案2】：

_{除非另有明确说明，否则以下所有标准引用均指N4659: March 2017 post-Kona working draft/C++17 DIS。}

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（这个答案特别关注没有参数的显式默认构造函数）

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案例 #1 [C++11 到 C++20]：空 非聚合的复制列表初始化禁止使用显式默认构造函数

由[over.match.list]/1[强调我的]管理：

当非聚合类类型T 的对象被列表初始化时 [dcl.init.list] 指定执行重载决议 根据本节的规则，重载决议选择 构造函数分两个阶段：

(1.1) 最初，候选函数是类 T 的初始化列表构造函数 ([dcl.init.list]) 和参数列表 由作为单个参数的初始化列表组成。 (1.2) 如果没有找到可行的初始化列表构造函数，则再次执行重载决议，其中候选函数都是 T 类的构造函数和参数列表包括 初始化列表的元素。

如果初始化列表没有元素并且T 有一个默认值 构造函数，省略第一阶段。 在 复制列表初始化，如果选择了 explicit 构造函数，则 初始化格式不正确。 [ 注意： 这不同于其他 情况（[over.match.ctor]，[over.match.copy]），其中只有 转换构造函数被考虑用于复制初始化。这 仅当此初始化是最终的一部分时才适用限制 重载决议的结果。 — 尾注 ]

copy-list-initialization 带有一个空的 braced-init-list 用于非聚合禁止使用显式默认构造函数；例如：

struct Foo 
    virtual void notAnAggregate() const ;
    explicit Foo() 
;

void foo(Foo) 

int main() 
    Foo f1;    // OK: direct-list-initialization

    // Error: converting to 'Foo' from initializer
    // list would use explicit constructor 'Foo::Foo()'
    Foo f2 = ;
    foo();

尽管上面的标准引用是指 C++17，这同样适用于 C++11、C++14 和 C++20。

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案例 #2 [仅限 C++17]：带有标记为 explicit 的用户声明构造函数的类类型不是聚合

[dcl.init.aggr]/1 添加在 C++14 和 C++17 之间进行了一些更新，主要是允许聚合从基类公开派生，但有一些限制，但也禁止 explicit 聚合的构造函数 [强调我的]：

一个聚合是一个数组或一个类

(1.1) 没有用户提供，explicit，或继承构造函数（[class.ctor]）， (1.2) 没有私有或受保护的非静态数据成员（子句 [class.access]）， (1.3) 没有虚函数，并且 (1.4) 没有虚拟、私有或受保护的基类 ([class.mi])。

截至P1008R1（禁止使用用户声明的构造函数进行聚合），已针对 C++20 实现，我们可能不再为聚合声明构造函数。然而，仅在 C++17 中，我们有一个特殊的规则，即用户声明的（但不是用户提供的）构造函数是否被标记为显式决定类类型是否为聚合。例如。类类型

struct Foo 
    Foo() = default;
;

struct Bar 
    explicit Bar() = default;
;

在 C++11 到 C++20 中是聚合/非聚合，如下所示：

C++11：Foo & Bar 都是聚合 C++14：Foo & Bar 都是聚合 C++17：只有 Foo 是一个聚合（Bar 有一个 explicit 构造函数） C++20：Foo 或 Bar 都不是聚合（两者都有用户声明的构造函数）