【深度探索C++对象模型读书笔记】【第2章】构造函数语意学

一、Default Construct的构造操作

1、 C++ Standard说：对于一个类，如果没有用户定义的构造函数，那么会有一个默认构造函数被隐式声明出来，但这个构造函数是trivial constructor（没啥用的）。

2、 以下4种情况编译器会合成nontrivial default construct：

a) 带有default constructor的member class object

如果一个class没有任何constructor，但它内含一个member object，而后者有default constructor，那么编译器需要为该class合成一个default constructor。

如果一个class内含一个或一个以上的memberclass objects，那么这个class的每一个constructor必须调用每一个member class的default constructor。编译器会扩张已存在的constructors，在其中安插一些代码，使得user code被执行之前先以“member objects在class中的声明顺序”来调用各个default constructors。

例子：

class Dopey{ public:Dopey(); ...};
class Sneezy{ public:Sneezy(int); Sneezy(); ... };
class Bashful{ public:Bashful(); ... };

class Snow_White{
public:
Dopey dopey;
Sneezy sneezy;
Bashful bashful;
// ...
private:
int mumble;
};

Snow_White::Snow_White():sneezy(1024){
mumble = 2048;
}
// 编译器扩张后的default constructor
Snow_White::Snow_White() : sneezy(1024)
{
// 插入member class object
// 调用其constructor
dopey.Dopey::Dopey();
sneezy.Sneezy::Sneezy(1024);
bashful.Bashful::Bashful();
// explicit user code
mumble = 2048;
}

b) 带有default construct的base class

如果一个没有任何constructors的class派生自一个“带有default constructor”的base class，那么这个derived class的default constructor会被视为nontrivial，并因此需要被合成出来。

c) 带有一个virtual function的class

下面两个扩张操作会在编译期间发生：

1.一个virtualfunction table会被编译器产生出来，内放class的virtual functions地址；

2.在每一个classobject中，一个额外的pointer member（也就是vptr）会被编译器合成出来，内含相关的class vtbl的地址。

d) 带有一个virtual base class的class

3、 在合成的default constructor中，只有base class subobjects和member class objects会被初始化，所有其它的nonstaticdata member（如整数、整数指针、整数数组等等）都不会被初始化。

二、Copy Construct的构造操作

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

a) 对一个object作显示的初始化操作，如：X x2= x1;

b) 一个object被当作参数交给某个函数时，如：foo(x2);

c) 当函数返回一个class object时，如return x2。

2、 如果class没有提供一个explicit copy constructor，当class object以相同class的另一个object作为初值时，其内部是以所谓的default memberwise initialization手法完成的，即把每一个内建的或派生的data member的值，从一个object拷贝到另一个object。不过它并不会拷贝其中的member class object，而是以递归的方式施行memberwise
initialization。

3、 default constructors和copy constructors在必要的时候才由编译器产生出来。“必要”意指当class不展现bitwisecopy semantics时。没有default constructors和copy constructors时，编译器通过bitwise copy来产生类，就是将源类中的成员变量中的每一位都逐次复制到目标类中。这样导致如果类中的成员变量有一个指针，则只拷贝了指针值，两个指针指向同一块内存。

#include<iostream>
using namespace std;

class Word{
public:
Word(const char* s){
str = new char[strlen(s) + 1];
strcpy(str, s);
cnt = strlen(s) + 1;
}
~Word(){ delete[] str; }
public:
char* str;
int cnt;
};

int main(){
Word noun("book");
Word verb = noun;

cout << noun.str << endl;
cout << noun.cnt << endl;
cout << static_cast<void*>(noun.str) << endl; //两个对象的str指针指向同一块内存
cout << static_cast<void*>(verb.str) << endl;//两个对象的str指针指向同一块内存

system("pause");
return 0;
}

4、 以下4种情况，一个class不展现bitwisecopy semantics：

a) class内含一个member object而后者的class声明或被编译器合成有一个copy constructor时；

b) 当class继承自一个base class而后者存在或被编译器合成有一个copy constructor时；

c) 当class声明了一个或多个virtual functions时；

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

5、 编译器对于每一个新产生的class object的vptr不能成功而正确地设好其初值，将导致可怕的后果。当编译器导入一个vptr到class之中时，该class就不再展现bitwise
semantics。

6、 当一个base class objec以其derived class的object内容做初始化操作时，其vptr复制操作也必须保证安全。

7、 每一个编译器对于虚拟继承的支持承诺，都代表必须让derived class object中的virtual base classsubobject的位置在执行期准备妥当。维护位置的完整性是编译器的责任。

三、程序转化语意学

1、 显示的初始化操作都有两个必要的程序转化阶段：

a) 重写每一个定义，剥除其中的初始化操作；

b) 安插class的copy constructor调用操作。

2、 把一个class object当作参数传给一个函数或是作为一个函数的返回值，相当于以下形式的初始化操作：X xx = arg; 其中xx代表形式参数或返回值，而arg代表真正的参数值。形参必须从原先的类的对象改变为类的引用，避免复制。

3、 函数定义如下：

X bar(){
X xx;
//处理xx……
return xx;
}

bar()的返回值通过一个双阶转化从局部对象xx中拷贝出来：

a) 首先添加一个额外参数，类型是class object的一个reference，这个参数用来放置被拷贝构建而得的返回值。

b) 在return指令之前安插一个copy constructor调用操作，以便将欲传回之object的内容当作上述新增参数的初值，同时重写函数使它不返回任何值。

bar()转换如下：

void bar(X& _result){
X xx;
//编译器所产生的default constructor调用操作
xx.X:X();
//......处理xx
//编译器所产生的copy constructor调用操作
_result.X::X(xx);
return;
}

4、 Named Return Value(NRV)优化如今被视为是标准C++编译器的一个义不容辞的优化操作，特点是直接操作新添加的额外参数。只有copy constructor的出现才会激活C++编译器的NRV优化。NRV优化虽然极大地改善了效率，但还是饱受批评：一是优化由编译器默默完成，而是否完成以及其完成程度完全透明；二是一旦函数变得比较复杂，优化就变得比较难以施行；三是优化由可能使程序产生错误——有时并不是对称地调用constructor和destructor。

四、成员们的初始化队伍

1、 必须使用member initialization list：

a) 初始化一个reference member时；

b) 初始化一个const member时；

c) 调用一个base class的constructor，而它拥有一组参数时；

d) 调用一个member class的constructor，而它拥有一组参数时。

2、 编译器会一一操作initialization list，以适当顺序在constructor内安插初始化操作，并置于任何explicit
user code之前。

3、 initialization list的项目顺序是由class中的members声明顺序决定的，不是由initialization list中的排列顺序决定的。

#include<iostream>
using namespace std;

class X{
private:
int i;
int j;
public:
X(int val) :j(val), i(j){}
void printij(){
cout << i << endl; //乱七八糟的一个数
cout << j << endl; //5
}
};

int main(){
X x(5);
x.printij();

system("pause");
return 0;
}