[C++]《深度探索C++对象模型》读书笔记 - nontrivial default constructor

C++里，如果程序员没有显式的定义默认构造函数(default constructor)，编译器会在需要的时候生成一个，也就是隐式地声明出来。

隐式声明的默认构造函数有两种，一种是trivial(无用的) constructor，什么都不做；另一种是nontrival constructor，编译器合成的是后者。

在四种情况下，编译器需要合成nontrival constructor：

1. 带有"Default Constructor"的成员类对象

class A {public: A(), ... };

class B {public: A a;};

int f()
{
    B b;  //此处须调用B的默认构造函数
}

因为B::a是一个member object，且其class A拥有default constructor，所以编译器在需要调用B的默认构造函数时，会为B生成如下的默认构造函数

inline B::b()
{
    // C++伪码
    a.A::A();  // 调用a的默认构造函数
}

但需要注意的是，编译器产生的默认构造函数不会初始化基本类型的成员变量。
如果class B中有int类型的变量，其值不会被默认构造函数初始化为0。

还有一种情况，如果class B已经拥有一个默认构造函数，但其中并未对其对象成员进行初始化，如下例：

class B {public: A a, int num};

B::B() {num = 0}

对于这种情况，编译器会扩张已有的constructor，将对象成员的构造过程安插在user code前，像这样：

B::B()
{
    a.A::A();     // 插入的compiler code
    num = 0;      // user code
}

 另外还需注意的是，编译器所安插的代码会按照“对象在class中的声明顺序”来调用各个constructor，在user code前。

2. "带有Default Constructor"的Base Class

如果一个class派生自一个“带有default constructor”的base class，那个这个class的default constructor需要被编译器合成出来，以调用上一层base class的default constructor。
很多人都了解“子类在调用构造函数时，会先调用父类的构造函数”，这正是因为编译器在我们定义的constructor中进行了上述扩展。

3. "带有Virtual Function"的Class

虚函数表(vtbl)的相关实现机制超出了本文的范围，读者可找相关文章或书藉来学习。

如果class或继承的base class中声明了virtual function（虚函数），编译器会对default constructor进行扩张：
　　1. 为class产生一个virtual function table。
　　2. 为每个class object创建一个额外的point member(vptr)，指向相应的virtual function table。

此外，编译器还会对“虚函数的调用操作”进行修改，如b.f()，会被改为:

(*(b.vptr[1])) (&b);
// 1表示函数f()在vtbl中的索引值，(b.vptr[1])返回了函数f()的地址。
// &b表示交给f()函数调用的this指针，这里涉及到了name magling的知识，读者可自行搜索。

4. "带有一个Virtual Base Class"的Class

虚基类(virtual Base Class)指多继承时，某个base class可能会出现在多个继承路径上。为了防止该基产生多个拷贝，可将基类的继承声明为虚拟的，这样就只会继承基类的一份拷贝。

虽然这样base class只有一份拷贝，但在多态环境下，编译器无法固定”经由某个指针类型而存取的base class中的成员”的实际偏移位置，因为其实际类型是可以改变的。
cfont对这个问题的解决方法是：在derived class object的每一个virtual base class中安插一个指针__vbcX，所有经由引用或指针对virtual base class的操作都可以通过该指针来完成。

而对__vbcX的初始化，正是编译器在default constructor中进行的扩张。

 

对于这4种情况以外的，且没有声明default constructor的class，我们说它们拥有的是trivial default constructors，实际上它们并没有被合成出来。
所以，“任何class如果没有定义default constructor，都会被生成一个出来”这种说法是错误的。

最后还有一点要注意，生成出来的nontrivial default constructor只对类对象进行初始化，或基本类型(int, double, string)的成员变量还需要程序员来显式的进行初始化。