The Senmantics of Constructors

Default Constructor

Member Class Object has Default Constructor

  • 一个class中没有constructor，但是其中的member object有一个default constructor；编译器会为该class合成一个default constructor；但是会推迟到该constructor被调用时发生
class Foo{
    public:
    	Foo();
    	Foo(int);
    //...
};
class Bar{
    public:
    	Foo foo;
    	char*str;
    //...
};

void foo_bar() {
    Bar bar;	// 编译器合成一个default constructor
    
    if(str){}
}

  • 例如类A包含两个数据成员对象，分别为：string str和char *Cstr，那么编译器生成的默认构造函数将只提供对string类型成员的初始化，而不会提供对char*类型的初始化。

  • 假如类X的设计者为X定义了默认的构造函数来完成对str的初始化，形如：A::A(){Cstr=”hello”};因为默认构造函数已经定义，编译器将不能再生成一个默认构造函数。但是编译器将会扩充程序员定义的默认构造函数——在最前面插入对初始化str的代码。若有多个定义有默认构造函数的成员对象，那么这些成员对象的默认构造函数的调用将依据声明顺序排列。

Base class has Default Constructor

  • 如果一个没有定义任何构造函数的类派生自带有默认构造函数的基类，那么编译器为它定义的默认构造函数，将按照声明顺序为之依次调用其基类的默认构造函数。若该类没有定义默认构造函数而定义了多个其他构造函数，那么编译器扩充它的所有构造函数——加入必要的基类默认构造函数。另外，编译器会将基类的默认构造函数代码加在对象成员的默认构造函数代码之前。

Base class has Default Constructor

  1. class声明或继承一个virtual function
  2. class派生自一个继承串链
  • 一个virtual function table(vtbl)会被编译器产生，放置class的虚函数地址
  • 在每个class object中，存在一个指向vtbl的指针vfptr

Class has a Virtual Base Class

  • 在这种情况下，编译器要将虚基类在类中的位置准备妥当，提供支持虚基类的机制。也就是说要在所有构造函数中加入实现前述功能的的代码。没有构造函数将合成以完成上述工作。

  • 在每个class object中加入**虚基表指针(vbptr)**，指向虚继承的class

Copy Constructor

Default memberwise initialization

  • 把某个object拷贝一份到另一个object，对member class object使用递归memberwise initialization

Don’t Bitwise Copy Semantics

  • class中含有copy constructor的member class object
  • class继承自一个有copy constructor的base class
  • class声明了一个或多个virtual functions(使用位逐次拷贝，会使得vptr乱掉)
  • class派生自一个继承串链，有一个或多个virtual base classes

命名返回值优化(NRV)

  • 对于一个如foo()这样的函数，它的每一个返回分支都返回相同的对象，编译器有可能对其做Named return Value优化（下文都简称NRV优化），方法是以引用的方式传入一个参数result取代返回对象。(返回值将作为一个额外的参数提供给函数，来传回函数内部的值)
X foo() //原型
{ 
    X xx; 
    if(...) 
        returnxx; 
    else 
        returnxx; 
}
// NRV优化
void  foo(X &result)
{
    result.X::X();
    if(...)
    {
        //直接处理result
        return;
    }
    else
    {
        //直接处理result
        return;
    }
}

  • 对比优化前与优化后的代码可以看出，对于一句类似于X a = foo()这样的代码，NRV优化后的代码相较于原代码节省了一个临时对象的空间（省略了xx）,同时减少了两次函数调用（减少xx对象的默认构造函数和析构函数，以及一次拷贝构造函数的调用，增加了一次对X的默认构造函数的调用）。

  • 另外，有一点要注意的是，NRV优化，有可能带来程序员并不想要的结果，最明显的一个就是——当你的类依赖于构造函数或拷贝构造函数，甚至析构函数的调用次数的时候，想想那会发生什么。由此可见、Lippman的cfront对NRV优化抱有更谨慎的态度，而MS显然是更大胆。

Member Initialization List

有四种情况必须用到初始化列表：

前两者因为要求定义时初始化，所以必须明确的在初始化队列中给它们提供初值。后两者因为不提供默认构造函数，所有必须显示的调用它们的带参构造函数来定义即初始化它们。

  • 有const成员
  • 有引用类型成员
  • 成员对象没有默认构造函数
  • 基类对象没有默认构造函数

总的来说：编辑器会对initialzation list一一处理并可能重新排列，以反映出members的声明顺序，它会安插一些代码到 constructor 体内，并置于任何 explicit user code之前。