C++对象模型学习笔记5 构造/析构/拷贝 语意学

abstract class 探讨

• 对于代码

class Abstract_base {
public:
	virtual ~Abstract_base()=0;
	virtual void interface() const = 0;
	virtual const char* mumble() const {return _mumble;}
protected:
	char* _mumble;
};

有若干的问题：

1. {P192} 它需要有一个显式的构造函数来初始化对应的成员_mumble, 当然我们可以在派生类中初始化，但如果是这样，可以在基类里提供一个protected的唯一参数构造函数。
2. {P193} 纯虚函数的存在。C++新手发现，纯虚函数竟然可以定义和调用（被静态地调用）。但要不要这么做全凭设计者自己的意愿。但有一个例外：pure virtual desctrutor: 设计者必须定义它。为什么？因为每一个派生类的析构函数会被编译器加以扩张，以静态方式调用每个virtual base class以及上一层base class的析构函数。因此，主要缺少任何一个base class dtor的定义，会导致链接失败。
3. {P194} mumble几乎跟派生类的类型无关，并无virtual必要。
4. {P195} const不应该乱加，virtual function是否需要const需要认真考虑。
   考虑后的代码类似于：

class Abstract_base {
public:
	virtual ~Abstract_base(); // 去掉pure
	virtual void interface() = 0;	// 去掉const
	const char* mumble() const {return _mumble;} // 去掉virt
protected:
	Abstract_base(char* pc=0); // 增加protected构造
	char* _mumble;
};

无继承下的对象构造

• {P197} 在C中，global被视为一个临时性的定义，放到了bss中。而它在C++中相对不那么重要，C++的所有全局对象都被以“初始化过的数据”来对待。

为继承做准备

• 并非有ctor的类就必须要合成dtor，主要还是按需，是否满足语义。比如一个class定义了一个virt函数，需要有ctor来初始化vptr，但如果没有特殊需求，它可以没有dtor.

继承体系下的对象构造

{P206} ctor可能内含大量的隐藏码，因为编译器会扩充每一个ctor，扩充程度视class T的继承体系而定。一般而言编译器所做的扩充操作大约如下：

1. 记录在member init list中的data members初始化操作会被放进ctor的函数本体，并以members的声明顺序为顺序。
2. 如果有一个mem没出现在mem init list中，但它有default ctor，被调用。
3. 在那之前，如果class object 有vptr，他们必须被设置为初值，指向适当的vtable。 (后面会解释)
4. 在那之前，所有上一层的base class ctor必须被调用，以base class的声明顺序为顺序
5. 在那之前，所有virt base class ctor必须被调用，从左到右，从最深到最浅。

• {P209} 一个由程序员提供的copy operator中忘记检查自我指派（赋值）操作是否失败，是新手极易陷入的一项错误。

虚拟继承

代码:

class Vertex :: virtual public Point { ... };
class Vertex3d :: public Point3d, public Vertex { ... };
class PVertex : public Vertex3d { ... };

• {P211} Vectex的ctor必须调用Point的ctor, 然而，当Point3d和Vertex同为Vertex3d的内部sub obj时，他们对Point ctor的调用一定不可发生；取而代之，最底层的Vertext3d需要将Point初始化。而往后，PVertex（不再是Vertex3d）来负责完成“被共享的Point sub obj”的构造。

Vertex3d* Vertex3d::Vertex3d (Vectex3d *this, bool __most_derived, float x, float y, float z){
	if (__most_derived == false)
		this->Point::Point(x,y);
	
	// 调用上一层base class
	// 设定__most_...为false
	this->Point3d::Point3d(false, x, y, z);
	this->Vertex::Vertex(false, x, y, z);
	
	//设定vptr
	//安插user code
	
	return this;
}

vptr 初始化语意学

	我们定义一个PVertex obj, ctor调用顺序是：
	Point(x,y);
	Point3d(x,y,z);
	Vertex(x,y,z);
	Vertex3d(x,y,z);
	PVertex(x,y,z);

• {P214} 假设这里面每个class都定义了size()，如果每个构造函数都调用size()，会如何决议？在ctor调用virt函数，其函数实例应该是在此class中有作用的那个。
• 因为从底层往后构造，所以当构造Vertex时，Vertex3d是还没有的，可以在对应的ctor去静态调用。但问题在于这个size()可能继续调用其他virt函数。
• 那么虚拟机制需要决定其去向。⇒ 需要设置vptr以保证该被构造好的对象能够正确地调用对应的virt functions.
• {P216} 通常的执行步骤:
  1. 在derived class ctor中，所有的virt base classes以及上一层base class的ctor都被调用。
  2. 上述完成后，对象的vptr被设置。
  3. 处理mem init list。这个必须在vptr设置后，以免有virt函数被调用。
  4. 程序员自身提供的代码

对象复制语意学

• {P220} 只有在默认行为所导致的语意不安全或者不正确时，才需要设计一个copy assignment operator （memberwise copy及其潜在陷阱）。否则反而执行慢。
• {P221} copy ctor不应该让我们以为还一定要提供一个copy assignment operator.
• copy assignment operator有一个非正交情况，那就是它缺乏一个平行于 mem init list的mem assignment list。调用base class的copy assignment operator示例：

	Point::operator=(p3d);
    // or:
	(*(Point*)this) = p3d;

析构语意学

• {P231} 如果class没有定义dtor，那么只有在class内含的member object（或自己的base class）拥有dtor时，编译器才会自动合成出一个dtor。

• {P235} destructor被扩展的方式类似constructors被扩展的方式，只是顺序相反：

1. destructor的函数本体首先被执行。
2. 如果class拥有member class objects，而后者拥有destructors，那么它们将以声明的相反顺序而调用。
3. 如果object内含vptr，现在被重新设定，以指向适当base class之virtual table。
4. 如果有任何直接的（上一层）nonvirtual base classes拥有destructor，它们会以声明的相反顺序而调用。
5. 如果有任何virtual base classes拥有destructor，而目前讨论的这个class是最尾端（most-derived），那么它们会以原先构造顺序的相反顺序被调用。