15、无继承情况的对象构造-优快云博客

考虑下面这个程序的片段：

(1) Point global;
(2) 
(3) Point foobar()
(4) {
(5)  Point local;
(6)  Point *heap = new Point;
(7)  *heap = local;
(8)  // ... stuff ...
(9)  delete heap;
(10) return local;
(11)}

1、L5、L6表现出三种不同的对象产生方式：global内存配置、local内存配置和heap内存配置。L7把一个class object指定给另一个，L10返回设定值，L9显式以delete运算符删除heap object。

一个object的生命，是该object的一个执行期属性。local object的生命从L5的定义开始，到L10为止。global object的生命和整个程序的生命相同。heap object的生命从它被new运算符配置出来开始，到它被delete运算符摧毁为止。

下面是Point的第一次声明，可以写成C程序。C++ Standard说这是一种所谓的Plain O1’ Data声明形式：

typedef struct
{
	float x, y, z;
}Point;

如果我们用C++编译这段代码，编译器会分析这个声明，并给它贴上Plain O1’ Data标签。当编译器遇到这样的定义：

(1) Point global;

观念上Point的trivial constructor和destructor都会被产生并被调用，constrcutor在程序起始（startup）处被调用而destructor在程序的exit()处被调用（exit()是系统产生，放在main()结束之前）。然而，事实上那些trivial members要不是没被定义，就是没被调用，程序的行为一如它在C中的表现一样。

foobar()函数中的L5，有一个Point object local，同样也是既没有被构造也没有被析构。当然，Point object local如果没有经过初始化，可能会成为一个潜在的程序“BUG”----万一第一次使用它就需要其初值的话（像L7）。至于heap object在L6的初始化操作：

Point *heap = new Point;

会被转换成对new运算符（由libraries提供）的调用：

Point *heap = __new( sizeof( Point ) );

如果local曾被适当地初始化过，一切就没有问题：

（7）*heap = local;

事实上这一行产生编译警告如下：

warning,line 7:local is used before being initialized.

观念上，这样的指定操作会触发trivial copy assignment operator做拷贝搬运工作。然而实际上该object是一个Plain O1’ Data，所以赋值操作（assignment）将只是像C那样纯粹搬移操作。L9执行一个delete操作：

（9）delete heap;

会被转换成对delete运算符（有libraries提供）的调用：

__delete( heap );

1、抽象数据类型（Abstract Data Type）

以下是Point的声明，在public接口之下多个private数据，提供完整的封装性，但是没有提供任何的virtual function：

class Point
{
public:
	Point(float x=0,float y=0,float z=0):_x(x),_y(y),_z(z){}
	//no copy constructor,copy operator
	//or destructor defined ...
	
private:
	float _x,_y,_z;
};

这个经过封装的Point class，其大小并没有改变，还是三个连续的float。是的，不论是private或public存取层，或是member function的声明，都不会占用额外的对象空间。

2、为继承做准备

我们的第三个Point声明，将为“继承性质”以及某些操作的动态决议（dynamic resolution）做准备。目前我们限制对z成员做存取操作：

class Point
{
public:
	Point(float x=0,float y=0)
		:_x(x),_y(y){}
	//no destructor,copy constructor,or 
	//copy operator defined ...
	
	virtual float z();
	
private:
	float _x,_y;
};

每一个class object多负担一个vptr之外，virtual function的导入也引发编译器对于我们的Point class产生膨胀作用：

我们所定义的constructor被附加了一些代码，以便将vptr初始化。这些代码必须被附加在任何base class constructors的调用之后，但必须在任何由使用者（程序员）供应的代码之前。例如，下面就是可能的附加结果（以Point为例）：

//C++伪代码：内部膨胀
Point *
Point::Point(Point *this,
			float x, float y)
			:_x(x), _y(y)
{
	//设定object的virtual table pointer(vptr)
	this->__vptr_Point = __vtbl__Point;
	
	//扩展member initialization list
	this->_x = x;
	this->_y = y;
	
	//传回this对象
	return this;
}

合成一个copy constructor和一个copy assignment operator，而且其操作不再是trivial。如果一个Point object被初始化或以一个derived class object赋值，那么以位为基础（bitwise）的操作可能对vptr带来非法的设定。

//C++伪代码
//copy constructor的内部合成
Point::Point(Point *this, const Point &rhs)
{
	//设定object的virtual table pointer(vptr)
	this->__vptr_Point = __vtbl__Point;
	
	//将rhs坐标中的连续位拷贝到this对象
	//或是经由member assignment 提供的一个member ...
	
	//传回this对象
	return this;
}

编译器在优化状态下可能会把object的连续内容拷贝到另外一个object身上，而不会实现一个精确的“以成员为基础memberwise的赋值操作”。C++Standard要求尽量延迟nontrivial members的实际合成操作，直到真正遇到其使用的场合为止。

举个例子，我们把foobar()再次列在此：

(1) Point global;
(2) 
(3) Point foobar()
(4)	{	
(5)		Point local;
(6)		Point *heap = new Point;
(7)		*heap = local;
(8)		//...stuff...
(9)		delete heap;
(10)	return local;
(11) }

L1的global初始化操作、L6的heap初始化操作以及L9的heap删除操作，都还是和稍早的Point版本相同，然而L7的memberwise赋值操作：

*heap = local;

很可能触发copy assignment operator的合成，及其调用操作的一个inline expansion（行内扩张）；以this取代heap，而以rhs取代local。

L10，由于拷贝构造函数的出现，很可能转换成下面的样子。

//C++伪代码：foobar()的转换，
//用以支持copy constructor
Point foobar(Point &__result)
{
	Point local;
	local.Point::Point(0.0, 0.0);
	//heap的部分与前相同
	
	//copy cnstructor 的应用
	__result.Point::Point(local);
	
	//local对象的destructor将在这里执行。
	//调用Point定义的destructor
	//local.Point::~Point();
	
	return;
}