Effective Modern C++ 条款 17 编译器自动生成/合成的特种成员函数总结

本文承接上文，总结自《Effective Modern C++》条款 17：理解特种成员函数的生成机制

特种成员函数

• C++98 四种：默认构造、析构、复制构造、复制赋值运算符
• C++11增加两种：移动构造、移动赋值运算符

合成机制

• 只有用到了才合成

• 没有显式声明任何构造的时候才会合成默认构造

• 合成的都是 public、inline 的

• 合成的都是非虚函数，除非该类的基类析构是虚函数

• C++11 的析构默认是 noexcept 的

• 两种复制操作彼此独立，声明一个，不影响另一个（为兼容遗留代码，目前生成声明一个复制操作，依然会合成另一个，但最好用 =default 显式声明，因为后续标准可能会改变该行为）

• 两种移动操作彼此关联，声明一个，不会自动合成另一个

• 一旦声明了复制操作，就不会合成移动操作；反之亦然，一旦声明移动操作，就废除复制操作

• Rule of Three 指导原则：如果声明了复制构造、复制赋值、析构中的任何一个，就得同时声明所有 3 个

  • 推论：如果声明了析构，则不该合成复制操作（为兼容遗留代码，不影响合成复制操作，但已废弃，后续标准可能改变）
  • C++11 规定只要声明了析构，就不会合成移动

• 合成的移动操作实际上是“按成员移动”请求。如果成员不支持移动操作，则执行复制操作

• 建议：使用 = default 清晰表达意图，避免错误

  • 例如原本仅声明默认构造的程序，新增加一个析构（打印 log），将导致禁用合成移动操作，功能测试仍可通过，但是本可以执行移动操作的现在只能复制，慢若干数量级

• 成员函数模版在任何情况下都不抑制特种成员函数合成（P111）

总结

• 只有用到了才合成，默认都是 public、inline、非虚（特例：如果父类析构为虚，合成的子类析构为虚）
• 默认构造：类中不含用户声明的构造时才合成
• 析构：基类析构为虚才为虚，C++11 中默认为 noexcept
• 复制构造：按成员进行非静态成员复制构造。如果声明了移动操作，则删除复制构造。已有复制赋值或析构，仍然可以合成复制构造，但标记为 deprecated
• 复制赋值：按成员进行非静态成员的复制赋值。如果声明了移动操作，则删除复制赋值。已有复制构造或析构，仍然可以合成复制赋值，但标记为 deprecated
• 移动构造和移动赋值：按成员进行非静态成员移动。限制条件多，仅在类中不含显式复制、移动、析构声明时才合成，声明一个移动操作也会抑制另一个。移动操作也会移动其基类部分

测试代码

#include <iostream>
using namespace std;

class Foo {
 public:
  Foo() = default;
  Foo(Foo&& f) { cout << "moving Foo" << endl; };
  Foo(const Foo& f) { cout << "copying Foo" << endl; };
};

class Bar {
 public:
//   virtual ~Bar() = default;
//   Bar& operator=(const Bar& b) = delete;

 private:
  Foo f;
};

int main() {
  Bar a;
  Bar b(move(a));
}

直接运行上述代码输出 moving Foo，打开任意一个注释，输出 copying Foo。说明 =delete 和 =default 都会被编译器认为显式声明。

扩展阅读

• Effective Modern C++ 更多条款