Copy Constructor 的构造操作

最新推荐文章于 2024-05-25 23:21:21 发布

小岛阿飞

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分类专栏： Inside the C++ object model 文章标签： C++

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以一个object的内容作为另一个class object的初值的三种情况：

对一个object做显式的初始化操作； class X{};X x; X xx = x;
当object被当做参数交给某个函数 extern void foo(X x); void bar() { X xx; foo(xx);…}
当函数传回一个class object时 X foo_bar() {X xx; …return xx;}

如果class没有提供一个explicit copy constructor又当如何？当class object以“相同class的另一个object”作为初值，其内部是以所谓的default memberwise initialization手法完成。
Default Memberwise Initiazation: 把每一个内建的或派生的data member（例如一个指针或一个数组）的值，从某个object拷贝一份到另一个object身上。不过它并不会拷贝其中的member class object，而是以递归的方式施行memberwise initialization。
什么时候一个class不展现出“bitwise copy semantics”呢？（需要编译器合成）
有4种情况：

当class内含一个member object而后者的class声明一个copy constructor时（不论是被class设计者显示地声明，就像前面的String那样；或是被编译器合成，像class Word那样）。
当class继承自一个base class而后者存在一个copy constructor时（再次强调，不论是被显式声明或是被合成而得）；
当class声明了一个或多个virtual functions时；
当class派生自一个继承串链，其中有一个或多个virtual base classes时。

重新设定Virtual Table的指针（第三种情况）
当class声明了一个或多个virtual functions时，编译期间的两个程序扩张操作：
a. 增加一个virtual function table（vtbl），内含每一个有作用的virtual function的地址；
b. 一个指向virtual function table的指针（vptr），安插在每一个class object内。
当编译器导入一个vptr到class之中时，该class就不再展现bitwise semantics了。现在，编译器需要合成出一个copy constructor以求将vptr适当地初始化，下面是个例子：

class ZooAnimal {
public:
    ZooAnimal();
    virtual ~ZooAnimal();
    virtual void animate();
    virtual void draw();
    //...
private:
    // ZooAnimal的 animate()和draw()所需要的数据
};
class Bear ： public ZooAnimal{
public:
    Bear();
    void animate();
    void draw();
    virtual void dance();
 private:
    // Bear 的 animate()、draw()和dance()所需要的数据
};
Bear yogi; // default Bear constructor初始化, yogi的vptr被设定指向Bear class的virtual table (靠编译器安插的代码完成)
Bear winnie = yogi; // 把yogi的vptr值拷贝给Winnie的vptr是安全的

在这里插入图片描述

ZooAnimal class object以另一个ZooAnimal class object作为初值，或Bear class object以另一个Bear class object作为初值，都可以直接靠“bitwise copy semantics”完成(除了可能会有pointer member之外。为了简化，这种情况被我革除)。

当一个base class object以其derived class的object内容做初始化操作时，其vptr复制操作也必须保证安全，例如：
ZooAnimal franny = yogi; //这会发生切割sliced 行为

franny的vptr不可以被设定指向Bear class 的virtual table（但如果yogi的vptr被直接“bitwise copy”的话，就会导致此结果），否则当下面程序片段中的draw()被调用而franny被传进去时，就会“炸毁”：

void draw(const ZooAnimal& zoey)
{
    zoey.draw();
}
void foo() 
{
    // franny的vptr指向ZooAnimal的virtual table，而非Bear的virtual table（它由yogi的vptr指出）
    ZooAnimal franny = yogi;
    
    draw(yogi); // 调用Bear::draw()
    draw(franny); // 调用ZooAnimal::draw()
}

在这里插入图片描述

处理Virtual Base Class Suboject（第四种情况）
Virtual Base Class 的存在需要特别处理。一个class object如果以另一个object作为初值，而后者有一个virtual base class suboject，那么也会使“bitwise copy semantics”失效。
每一个编译器对于虚拟继承的支持承诺，都代表必须让“derived class object 中的virtual base class suboject位置”在执行期准备妥当。维护“位置的完整性”是编译器的责任。“Bitwise copy semantics”可能会破坏这个位置，所以编译器必须在它自己合成出来的copy constructor中做出仲裁。