Effective C++ 之 Item 5：了解C++默默编写并调用哪些函数

Effective C++

chapter 2. 构造 / 析构 / 赋值运算

                 （Constructors, Destructors, and Assignment Operators)

     Item 5. 了解 C++ 默默编写并调用哪些函数

                 （Know what functions C++ silently writes and calls）

 

当 C++ 处理过一个 empty class （空类）之后，其便不再是一个 empty class。如果你自己没有声明，编译器就会为它声明（编译器版本的）一个 copy 构造函数、一个 copy assignment 操作符和一个析构函数。此外如果没有声明任何构造函数，编译器也会声明一个 default 构造函数。所有这些函数都是 public 且 inline （见 Item 30）。因此，如果写下：

class Empty { };

这就好像写下这样的代码:

class Empty
{
public:
    Empty() { ... }                               // default 构造函数
    Empty(const Empty& rhs) { ... }               // copy 构造函数
    ~Empty() { ... }                              //析构函数，是否该是 virtual 见稍后说明
    Empty& operator=(const Empty& rhs) { ... }    // copy assignment 操作符
};

唯有当这些函数被需要（被调用），它们才会被编译器创建出来。程序中需要它们是很平常的事。下面代码造成上述每一个函数被编译器产出：

Empty e1;     // default 构造函数
                    // 析构函数
Empty e2(e1);       // copy 构造函数
e2 = e1;          // copy assignment 操作符

default 构造函数和析构函数主要是给编译器一个地方用来放置“藏身幕后”的代码，像是调用 base classes 和 non-static 成员变量的构造函数和析构函数。注意，编译器产出的析构函数是个 non-virtual（见 Item 7），除非这个 class 的 base class 自身声明有 virtual 析构函数（这种情况下这个函数的虚属性主要来自 base class）。

至于 copy 构造函数和 copy assignment 操作符，编译器创建的版本只是单纯地将来源对象的每一个 non-static 成员变量拷贝到目标对象。考虑一个 NamedObject template，它允许将一个个名称和类型为 T 的对象产生关联：

template<typename T>
class NamedObject
{
public:
    NamedObject(const char* name, const T& value);
    NamedObjectt(const std::string& name, const T& value);
    ...
private:
    std::string nameValue;
    T objectValue;
};

由于其中声明了一个构造函数，编译器于是不再为它创建 default 构造函数。这意味着你用心设计一个 class，其构造函数要求实参，你就无需担心编译器会毫无挂虑地为你添加一个无实参构造函数(即 default 构造函数)而遮盖掉你的版本。

NamedObject 既没有声明 copy 构造函数，也没有声明 copy assignment 操作符，所以编译器会为它创建那些函数（如果它们被调用的话）。现在，看看 copy 构造函数的用法：

NamedObject<int> no1("Smallest Prime Number", 2);
NamedObject<int> no2(no1);                               // 调用 copy 构造函数

编译器生成的 copy 构造函数必须以 no1.nameValue 和 no1.objectValue 为初值设定 no2.nameValue 和 no2.objectValue。两者之中，nameValue 的类型是 string， 而标准 string 有个 copy 构造函数，所以 no2.nameValue 的初始化方式是调用 string 的 copy 构造函数并以 no1.nameValue 为实参。另一个成员 NamedObject<int>::objectValue 的类型是 int （因为对此 template 具现体而言 T 是 int），那是个内置类型，所以 no2.objectValue 会以“拷贝 no1.objectValue 内的每一个 bits”来完成初始化。

编译器为 NamedObject<int> 所生的 copy assignment 操作符，其行为基本上与 copy 构造函数如出一辙，但一般而言只有当生出的代码合法且有适当机会证明它有意义，其表现才会如先前所说。万一两个条件有一个不符合，编译器会拒绝为 class 生出 operator=。

举个例子，假设 NamedObject 定义如下，其中 nameValue 是个 reference to string， objectValue 是个 const T：

template<class T>
class NamedObject
{
public:
   // 以下构造函数如今不再接受一个 const 名称，因为 nameValue 如今是个 reference-to-non-const string。
   //  先前那个 char* 构造函数已经过去了，因为必须有个 string 可供指涉。
    NamedObject(std::string& name, const T& value);
    ...                             // 如前，假设并未声明 operator=
private:
    std::string& nameValue;         //这如今是个 reference
    const T objectValue;            // 这如今是个 const
};

现在考虑下面会发生什么事:

std::string newDog("Persephone");
std::string oldDog("Satch");
NamedObject<int> p(newDog, 2);
NamedObject<int> s(oldDog, 36);
p = s;                                // 现在 p 的成员变量该发生什么事？

赋值之前，不论 p.nameValue 和 s.nameValue 都指向 string 对象（当然不是同一个）。赋值之后 p.nameValue 应该指向 s.nameValue 所指向的那个 string 吗？也就是说 reference 自身可被改动吗？如果是，那可就开辟了新天地，因为 C++ 并不允许“让 reference 改指向不同对象”。换一个想法，p.nameValue 所指向的那个 string 对象该被修改，进而影响“持有 pointers 或 references 而且指向该 string”的其他对象吗？也就是对象不被直接牵扯到赋值操作内？编译器生成的 copy assignment 操作符究竟该怎么做呢？

面对这个难题，C++ 的响应是拒绝编译那一行赋值动作。如果你打算在一个“内含 reference 成员”的 class 内支持赋值操作（assignment），你必须自己定义 copy assignment 操作符。面对“内含 const 成员”（如本例的 objectValue）的 classes，编译器的反应也是一样。更改 const 成员是不合法的，所有编译器不知道如何在它自己生成的赋值函数内面对它们。最后还有一种情况：如果某个 base classes 将 copy assignment 操作符申明为 private，编译器将拒绝为其 derived classes 生成一个 copy assignment 操作符。毕竟编译器为 derived classes 所生的 copy assignment 操作符想象中可以处理 base class 成分（见 Item 12），但它们当然无法调用 derived class 无权调用的成员函数。编译器无能无力。

 

请记住：

• 编译器可以暗自为 class 创建 default 构造函数、copy 构造函数、copy assignment 操作符，以及析构函数。