第二章 构造函数语意学 编译器何时生成默认构造函数?

本文深入探讨了C++中默认构造函数的生成原理及其特殊情况,包括编译器如何在特定条件下自动生成默认构造函数,并详细解释了四种例外情况:当类包含非默认构造函数的类成员、继承自有默认构造函数的基类、声明或继承了虚函数、含有虚基类时,编译器为何会生成默认构造函数。

从c++语义的角度上来说,如果类没有定义默认的构造函数,编译器会自动生成默认的构造函数。但是类的构造函数的目的是初始化类成员变量,而编译器合成的默认构造函数其实并不会初始化内置类型的数据成员,所以就算编译器提供了默认的构造函数也没有用,满足不了编译器和程序的要求,所以编译器会优化这一过程,不自动生成默认的构造函数。其实默认构造函数也是分为两类的:有用的、无用的所谓有用的标准也是就默认构造函数会为我们的类做一些初始化操作。那么无用的就不会做任何工作,从而对我们的类也就没有任何意义。所以,我们通常所说的默认构造函数是指有用的默认构造函数,其英文名字叫nontrivial default constructor
但是,
对于以下四种情况,编译器会自动生成默认构造函

1)如果一个类没有任何构造函数,但是含有一个类类型的成员变量,该成员对象有nontrivial default constructor,此时编译器会为该类合成一个默认的构造函数;

答案是因为类成员对象有nontrivial default constructor,那么编译器就需要显式的来调用这个类成员对象的nontrivial default constructor。而编译器想显式的调用类成员对象的nontrivial default constructor,就需要自己来合成一些代码来调用。但是记住,编译器合成的nontrivial default constructor仅仅调用类成员对象的默认构造函数,而不对我们类里面的其它变量做任何初始化操作。

2)如果一个类没有任何构造函数,但是该类继承自含有默认构造函数的基类,该基类nontrivial default constructor此时编译器会为该类合成一个默认的构造函数;

编译器这样的理由是:因为派生类被合成时需要显式调用基类的默认构造函数。

3)如果一个类没有任何构造函数,但是该类声明或继承了虚函数,含有任何virtual function table(或vtbl)、pointer member(或vptr),此时编译器会为该类合成一个默认的构造函数;

编译器这样做的理由很简单:因为这些vtbl或vptr需要编译器隐式(implicit)的合成出来,那么编译器就把合成动作放到了默认构造函数里面。所以编译器必须自己产生一个默认构造函数来完成这些操作。

4)如果一个类没有任何构造函数,但是该类含有虚基类,此时编译器会为该类合成一个默认的构造函数;

编译器这样做的理由和③类似:因为虚继承需要维护一个类似指针一样,可以动态的决定内存地址的东西(不同编译器对虚继承的实现不仅相同)。

那么除了以上四种情况,编译器并不会为我们的类产生默认构造函数。

参考:点击打开链接

C++里,编译器会在特定情形下生成默认构造函数,遵循“只有编译器不得不为这个类生成函数的时候(nontrival),编译器才会真正的生成它”这一根本原则。具体生成时机如下: 1. **类成员对象默认构造函数**:若一个类没有任何构造函数,但内部含有一个类成员对象,且该成员对象类型含有默认构造函数编译器必须为这个类合成默认构造函数,且此构造函数的合成在被调用时才会发生。例如,当代码中调用含有类成员对象的类实例时,编译器会为该类合成默认构造函数,此构造函数会在内部调用成员对象类的默认构造函数。若类已有显式构造函数编译器会为每个显式构造函数插入代码,在本类构造函数调用前先调用成员类的构造函数[^3]。 2. **类的基类提供默认构造函数**:在类继承场景中,如果基类提供了默认构造函数编译器会为派生类生成构造函数,并且在生成构造函数中调用基类定义默认构造函数。若基类没有提供默认构造函数,而提供了其他构造函数,编译将无法通过[^2]。 3. **类中有虚函数**:当类中定义了虚函数时,编译器生成默认构造函数,目的是初始化虚函数表指针等与虚函数相关的数据结构,以保证虚函数机制正常运作[^4]。 4. **类继承自含虚函数的基类**:当类继承自基类,且基类中有虚函数时,编译器也会为派生类生成默认构造函数,同样是为了初始化虚函数表指针,确保派生类能正确处理虚函数调用[^4]。 ### 示例代码 ```cpp #include <iostream> // 成员对象类,有默认构造函数 class Foo { public: Foo() { std::cout << "Foo default constructor" << std::endl; } }; // 含有类成员对象的类 class Bar { Foo foo; int id; public: // 新增默认构造函数 Bar() : id(0) { std::cout << "Bar default constructor, id = " << id << std::endl; } }; // 基类,有默认构造函数 class Base { public: Base() { std::cout << "Base default constructor" << std::endl; } }; // 派生类 class Derived : public Base { public: // 编译器生成默认构造函数并调用基类的默认构造函数 }; // 含有虚函数的类 class VirtualClass { public: virtual void fun() {} // 编译器生成默认构造函数初始化虚函数表指针 }; int main() { // 调用Bar的默认构造函数 Bar bar; // 调用Derived的默认构造函数 Derived derived; // 调用VirtualClass的默认构造函数 VirtualClass virtualObj; return 0; } ```
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