C++11 之 delete 和 default

1  特殊成员函数

    一个类，当只有数据成员时，C98 的编译器会隐式的产生四个函数：缺省构造函数，析构函数，拷贝构造函数 和 拷贝赋值算子，称为特殊成员函数

class DataOnly {
private:
    int  data_;
};  

    C++11 中，还有额外的两个特殊成员函数：移动构造函数 和 移动赋值算子 

class DataOnly {
public:
    DataOnly ()                  // default constructor
    ~DataOnly ()                 // destructor

    DataOnly (const DataOnly & rhs)         　 　  // copy constructor
    DataOnly & operator=(const DataOnly & rhs)    // copy assignment operator

    DataOnly (const DataOnly && rhs)         // C++11, move constructor
    DataOnly & operator=(DataOnly && rhs)    // C++11, move assignment operator
};　　 

 

2  禁止编译器合成函数

    作为开发者，如果不想让用户使用某个成员函数，不声明即可；但对于特殊成员函数，则是另一种情况

    例如，设计一个树叶类

class LeafOfTree{ 
  // ... 
};　　　　

    莱布尼茨说过，"世上没有两片完全相同的树叶" (Es gibt keine zwei Blätter, die gleich bleiben)，因此，对于一片独一无二的树叶，下面的操作是错误的：

LeafOfTree  leaf1;
LeafOfTree  leaf2;
LeafOfTree  leaf3(leaf1);     // attempt to copy Leaf1 — should not compile!
Leaf1 = Leaf2;              // attempt to copy Leaf2 — should not compile!　　

    此时，需要避免使用 "拷贝构造函数" 和 "拷贝赋值算子"

2.1  私有+不实现

    C++98 中，可声明这些特殊成员函数为私有型 (private)，且不实现该函数，具体如下： 

class LeafOfTree{
private:
    LeafOfTree( const LeafOfTree& );    　　　　　　 // not defined
    LeafOfTree & operator=( const LeafOfTree& );    // not defined
};　　 

    程序中如果调用了 LeafOfTree 类的拷贝构造函数 (或拷贝赋值操作符)，则在编译时，会出现链接错误 (link-time error)

    为了将报错提前到编译时 (compile time)，可增加了一个基类 Uncopyable，并将拷贝构造函数和拷贝赋值算子声明为私有型，具体可参见 <Effective C++_3rd> item 6

    在谷歌 C++ 编码规范中，使用了一个宏定义来简化，如下所示： 

// A macro to disallow the copy constructor and operator= functions 
// This should be used in the priavte:declarations for a class
#define    DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(TypeName) \
    TypeName(const TypeName&);                \
    TypeName& operator=(const TypeName&)　　 

2.2  delete 关键字

    C++11 中，可在 "禁止使用" 的特殊成员函数声明后加 "= delete"，而需要保留的加 "= default" 或者不采取操作

class LeafOfTree{
public:
　　LeafOfTree() = default;
　　~LeafOfTree() = default;

　　LeafOfTree(const LeafOfTree&) = delete;　　// mark copy ctor or copy assignment operator as deleted functions
　　LeafOfTree & operator=(const LeafOfTree&) = delete; 
};　　

 

3  delete 的扩展

    C++11 中，delete 关键字可用于任何函数，不仅仅局限于类成员函数

3.1  函数重载

    在函数重载中，可用 delete 来滤掉一些函数的形参类型，如下：

bool IsLucky(int number);        // original function
bool IsLucky(char) = delete;     // reject chars
bool IsLucky(bool) = delete;     // reject bools
bool IsLucky(double) = delete;   // reject doubles and floats　　

    这样在调用 IsLucky 函数时，如果参数类型不对，则会出现错误提示

if (IsLucky('a')) …     // error !    call to deleted function
if (IsLucky(true)) …    // error !
if (IsLucky(3.5)) …     // error !　　

3.2  模板特化

    在模板特例化中，也可以用 delete 来过滤一些特定的形参类型。

    例如，Widget 类中声明了一个模板函数，当进行模板特化时，要求禁止参数为 void* 的函数调用。

    如果按照 C++98 的 "私有不实现" 思路，应该是将特例化的函数声明为私有型，如下所示：

class Widget {
public:
    template<typename T>
    void ProcessPointer(T* ptr) { … }
private:
    template<>             
    void ProcessPointer<void>(void*);    // error!
};　　

    问题是，模板特化应该被写在命名空间域 (namespace scope)，而不是类域 (class scope)，因此，该方法会报错。

    而在 C++11 中，因为有了 delete 关键字，则可以直接在类域外，将特例化的模板函数声明为 delete， 如下所示：

class Widget {
public:
    template<typename T>
    void ProcessPointer(T* ptr) { … }
};

template<> 
void Widget::ProcessPointer<void>(void*) = delete; // still public, but deleted　　

    这样，当程序代码中，有调用 void* 作形参的 ProcessPointer 函数时，则编译时就会报错。

 

小结

    C98 中这种 "私有不实现"的方式，其实是模仿 C11 中的 delete 功能，本身有一些局限：在类外不起作用；在类内有时不起作用；有时可能直到链接时才会起作用。总之，没有 delete 好用。

    因此建议如下：

    1)  Prefer deleted functions to private undefined ones

    2)  Any function may be deleted, including non-member functions and template instantiations

 

参考资料：

  《C++ Primer》5th  chapter 13  Copy Control

  《Effective C++》3rd item 5 , item 6

  《Effective Modern C++》 item 11 , item 17