C++空类编译器自动生成的6个成员函数

一、问题

       在C++中，编译器会为空类提供哪些默认成员函数？分别有什么样的功能呢？ 

二、详解

1、空类，声明时编译器不会生成任何成员函数

        对于空类，编译器不会生成任何的成员函数，只会生成1个字节的占位符。

        有时可能会以为编译器会为空类生成默认构造函数等，事实上是不会的，编译器只会在需要的时候生成6个成员函数：一个缺省的构造函数、一个拷贝构造函数、一个析构函数、一个赋值运算符、一对取址运算符和一个this指针。

 代码：

 

#include <iostream>
using namespace std;

class Empty_one
{
};
class Empty_two
{};
class Empty_three
{
    virtual void fun() = 0;
};
class Empty_four :  public Empty_two, public Empty_three
{
};

int main()
{
  cout<<"sizeof(Empty_one):"<<sizeof(Empty_one)<<endl;
  cout<<"sizeof(Empty_two):"<<sizeof(Empty_two)<<endl;
  cout<<"sizeof(Empty_three):"<<sizeof(Empty_three)<<endl;
  cout<<"sizeof(Empty_four):"<<sizeof(Empty_four)<<endl;
  return 0;
}

运行结果：

 

分析：

类Empty_one、Empty_two是空类，但空类同样可以被实例化，而每个实例在内存中都有一个独一无二的地址，为了达到这个目的，编译器往往会给一个空类隐含的加一个字节，这样空类在实例化后在内存得到了独一无二的地址，所以sizeof(Empty_one)和sizeof(Empty_two)的大小为1。

类Empty_three里面因有一个纯虚函数，故有一个指向虚函数的指针（vptr），64位系统分配给指针的大小为8个字节，所以sizeof(Empty_three)的大小为8。

类Empty_four继承于Empty_two和Empty_three，编译器取消Empty_two的占位符，保留一虚函数表，故大小为8。

 

2、空类，定义时会生成6个成员函数

 

        当空类Empty_one定义一个对象时Empty_one pt;sizeof(pt)仍是为1，但编译器会生成6个成员函数：一个缺省的构造函数、一个拷贝构造函数、一个析构函数、一个赋值运算符、两个取址运算符。

 

class Empty
{};

等价于：

 

 

class Empty
{
  public:
    Empty();                            //缺省构造函数
    Empty(const Empty &rhs);            //拷贝构造函数
    ~Empty();                           //析构函数
    Empty& operator=(const Empty &rhs); //赋值运算符
    Empty* operator&();                 //取址运算符
    const Empty* operator&() const;     //取址运算符(const版本)
};

使用时的调用情况：

 

 

Empty *e = new Empty();    //缺省构造函数
delete e;                  //析构函数
Empty e1;                  //缺省构造函数
Empty e2(e1);              //拷贝构造函数
e2 = e1;                   //赋值运算符
Empty *pe1 = &e1;          //取址运算符(非const)
const Empty *pe2 = &e2;    //取址运算符(const)

 

C++编译器对这些函数的实现：

 

inline Empty::Empty()                          //缺省构造函数
{
}
inline Empty::~Empty()                         //析构函数
{
}
inline Empty *Empty::operator&()               //取址运算符(非const)
{
  return this;
}
inline const Empty *Empty::operator&() const    //取址运算符(const)
{
  return this;
}
inline Empty::Empty(const Empty &rhs)           //拷贝构造函数
{
  //对类的非静态数据成员进行以"成员为单位"逐一拷贝构造
  //固定类型的对象拷贝构造是从源对象到目标对象的"逐位"拷贝
}

inline Empty& Empty::operator=(const Empty &rhs) //赋值运算符
{
  //对类的非静态数据成员进行以"成员为单位"逐一赋值
  //固定类型的对象赋值是从源对象到目标对象的"逐位"赋值。
}

         例如：m是类C中的一个类型为T的非静态成员变量，若C没有声明拷贝构造函数（赋值运算符）， m将会通过T的拷贝构造函数（赋值运算符）被拷贝构造(赋值)；该规则递归应用到m的数据成员，直到找到一个拷贝构造函数（赋值运算符）或固定类型（例如：int、double、指针等)为止。

 

三、总结

（1）上述运行结果依赖于编译器和64位、32位不同的系统。

（2）本博文只是总结一些C++特性，也有无法理解的地方，不足之处还请指出，在此先感谢！