拷贝构造函数

我们通常认为当一个类为没有定义拷贝构造函数的时候，编译器会为其合成一个，答案是错误的。编译器只有在必要的时候在合成拷贝构造函数。那么编译器什么时候合成，什么时候不合成，合成的拷贝构造函数在不同情况下分别如何工作呢，这是本文的重点。

什么时候调用拷贝构造函数

• 显式地将一个类的对象作为另一个对象的初值
• 将实参对象传递给实参对象的时候
• 函数返回一个对象的时候

其中后面两个会生成临时对象。

编译器何时合成拷贝构造函数

并不是所有未定义有拷贝构造函数的类编译器都会为其合成拷贝构造函数，编译器只有在必要的时候才会为其合成拷贝构造函数。所谓必要的时刻是指编译器在普通手段无法完成解决“当一个类对象以另一个同类实体作为初值”时，才会合成拷贝构造函数。也就是说，当常规武器能解决问题的时候，就没必要动用非常规武器。
如果一个类没有定义拷贝构造函数，通常按照“成员逐一初始化(Default Memberwise Initialization)”的手法来解决“一个类对象以另一个同类实体作为初值”——也就是说把内建或派生的数据成员从某一个对象拷贝到另一个对象身上，如果数据成员是一个对象，则递归使用“成员逐一初始化(Default Memberwise Initialization)”的手法。

成员逐一初始化(Default Memberwise Initialization)具体的实现方式则是位逐次拷贝（Bitwise copy semantics）也就是说在能使用这种常规方式来解决“一个类对象以另一个同类实体作为初值”的时候，编译器是不需要合成拷贝构造函数的。但有些时候常规武器不那么管用，我们就得祭出非常规武器了——拷贝构造函数。有以下几种情况之一，位逐次拷贝将不能胜任或者不适合来完成“一个类对象以另一个同类实体作为初值”的工作。此时，如果类没有定义拷贝构造函数，那么编译器将必须为类合成一个拷贝构造函数。

总的来说，如果一个类没有定义显示的拷贝构造函数，那么编译器是否会为其合成取决于类是否展现“位逐次拷贝”：

• 如果类展现“位逐次拷贝”，则编译器不需要合成一个默认的拷贝构造函数
• 如果类不展现“位逐次拷贝”，则编译器必须合成出一个默认的拷贝构造函数。包括下列4种情况：
  • 当类包含具有拷贝构造函数的成员时（无论是设计者定义还是编译器合成）
  • 当类继承自一个具有拷贝构造函数的基类时（无论是设计者定义还是编译器合成）
  • 当类声明了一个或多个虚函数时
  • 当类派生自一个继承串链，其中有一个或多个虚基类时

对于前两种情况，不论是基类还是对象成员，既然后者声明有拷贝构造函数时，就表明其类的设计者或者编译器希望以其声明的拷贝构造函数来完成“一个类对象以另一个同类实体作为初值”的工作，而设计者或编译器这样做——声明拷贝构造函数，总有它们的理由，而通常最直接的原因莫过于因为他们想要做一些额外的工作或“位逐次拷贝”无法胜任。

对于有虚函数的类，如果两个对象的类型相同那么位逐次拷贝其实是可以胜任的。但问题将出现在，如果基类由其继承类进行初始化时，此时若按照位逐次拷贝来完成这个工作，那么基类的vptr将指向其继承类的虚函数表，这将导致无法预料的后果——调用一个错误的虚函数实体是无法避免的，轻则带来程序崩溃，更糟糕的问题可能是这个错误被隐藏了。所以对于有虚函数的类编译器将会明确的使被初始化的对象的vptr指向正确的虚函数表。因此有虚函数的类没有声明拷贝构造函数，编译将为之合成一个，来完成上述工作，以及初始化各数据成员，声明有拷贝构造函数的话也会被插入完成上述工作的代码。

对于继承串链中有虚基类的情况，问题同样出现在继承类向基类提供初值的情况，此时位逐次拷贝有可能破坏对象中虚基类子对象的位置。