C++构造函数语意学 - Constructor（The Semantics of Constructors）

1.默认构造函数(Default Constructor)

default constructors 在编译器需要时被合成出来。被合成出来的constructor只执行编译器所需的行动。也就是说default constructor不会将data members(如 int型)初始化，而是处理member object（成员对象）等编译器的需求。

对于class X ，如果没有任何user-declated constructor，那么会有一个default constructor被隐式声明出来，一个被隐式声明出来的default constructor将是一个trivial(没啥用的) constructor

2.由编译器合成constructor或改造user-declated constructor的四种情况

①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,那么这个class的implicit default constructor就是nontrivial.

例：

#include <iostream>
class A{
public:
A(){
printf("A Constructor\n");
}
};

class B{
public:
int i;
A a;//class A中有Default Constructor
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
B b;//此时B的constructor调用了A的constructor
printf("%d\n",b.i);//实际输出为0，可能是由于编译器优化。
return 0;
}
输出：
A Constructor
0

class B被合成的Default Constructor可能是这样：

B::B(){
a.A::A();
}

假如定义了B的constructor如下

B::B(){
i = 100;
}

编译器将会改写B的constructor如下

B::B(){
a.A::A();//将按声明顺序先调用class member objects的construct
i = 100;//再调用用户所写的代码(explicit user code)
}

②带有Default Constructor的Base Class

例：

#include <iostream>
class A{
public:
A(){
printf("A Constructor\n");
}
};

class B: public A{
public:
int i;
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
B b;//此时B的constructor调用了A的constructor
return 0;
}
输出：
A Constructor

详情与①类似，如果同时存在有Default Constructor的Base Class和 Member Class Object，将先按顺序的调用Base Class的Default Constructor，再调用Member Class Object的Default Constructor。

③带有virtual Function 的 class

编译器会发生两个扩张行动在编译期间：

1.一个virtual function table（vtbl）会被编译器产生出来，内放class的virtual functions地址

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

此外虚拟调用操作将会被改写

virtualBaseClassObject.virtualFun()

会被改写成：

(*virtualBaseClassObject.vptr[1])(&virtualBaseClassObject)

1表示virtualFun()在virtual table中的固定索引值。

&virtualBaseClassObject表示调用virtualFun()的实例的this指针。

④在Virtual Base Class的Class

#include <iostream>
class X{
public:
int i;
};

class A:virtual public X{
public:
int j;
};

class B: virtual public X{
public:
int k;
};

class C: public A, public B{
public:
int g;
};
//无法在编译时期决定pa的类型和pa->X::i的位置
void foo(A* const  pa){
pa->i = 1024;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
foo(new A);
foo(new C);
return 0;
}

编译器将

void foo(A* const  pa){
pa->i = 1024;
}

转化为

void foo(A* const  pa){
pa->_vbcX->i = 1024;
}

其中_vbcX表示编译器所产生指向virtual base class X的指针

而_vbcX是在class object构造期间被完成的，编译器会安插这些代码在constructor中。

3.常见的两个误解：

1.任何class如果没有定义default constructor，就会合成一个

2.编译器合成出来的default constructor会显示的设定class内每一个data member的默认值。（某些编译器会优化，为每一个data member赋默认值，然而这不是c++标准所定义的）