C++对象模型之默认构造函数

在不声明自定义构造函数时，编译器会自动生成一个默认构造函数。但是这个默认构造函数有可能是一个trivial（无用的，空方法） constructor，也可能是nontrivial （有用的，会做一些初始化工作）constructor。

举个例子

class Foo {
    public:
        int val;
        Foo* pnext;  
}  

void foo_bar()
{
     Foo bar;
     if(bar.val || bar.pnext)
          //...do something  
}

之前的想法是Foo有一个默认构造函数，可以将var和pnext初始化为0。

其实不然。

原因是将两个members初始化为0，并不是编译器所需要的。也就是说，编译器合成了一个默认构造函数是trivial constructor，不会对两个members做初始化。

那么什么情况下，编译器会合成nontrivial constructor？四种情况。

1、带有Default Constructor的Member Class Object

类中的一个member object有default constructor。

class Foo {
public: 
     Foo();
     Foo(int);
}  

class Bar 
{
public:
     Foo foo;
     char* str;
}

当创建Bar对象时，需要调用Bar的默认构造函数。被合成的默认构造函数需要能够调用Class Foo的的默认构造，处理Bar::foo。

但是它并不产生任何代码初始化Bar::str。正如前面所说，初始化foo是编译器的责任，初始化str是程序员的责任。

如果为了初始化str，我们定义自己的构造函数：

Bar::Bar() {str = 0;}

此时编译器不会为我们合成默认构造函数，那么是如何实现上面的初始化foo的工作呢？

原来编译器会扩张已存在的constructors，在其中安插代码，在user code之前，根据member objects的声明次序，依次调用必要的default constructors。

类似这样：

Bar::Bar()
{
     foo.Foo::Foo();
     str = 0;
}

2、带有Default Constructor的Base Class

一个没有任何构造函数的类派生自一个带有default constructor的父类，那么这个派生类的默认构造函数是nontrivial的。它将调用base class的default constructor。

和上一条类似，当设计者提供多个构造函数时，编译器会扩张现有构造函数，在最开始调用base class constructor。

3、带有一个Virtual Function的Class

a) class声明或继承一个virtual function。

b）class派生自一个继承链，其中有一个或多个virtual base function。

下面两个扩张操作会在编译期间发生：

1、一个virtual function table会被编译器产生出来。里面保存class的virtual functions地址

2、每个class object中的vptr会被编译器合成出来，保存的是class vtbl的地址。

4、带有一个 Virtual Base Class的Class

class X { 
public: 
     int x;
};

class A : public virtual X {
public:
     double a;
}

class B : public virtual X {
public:
    double b;
}

class C : public A, public B {
public:
     int c;
}

上面给出的代码，是经典的虚继承和多重继承。在使用多态特性时，我们知道是在运行期确定的。那么以下这段代码，因为pa的真正类型是可以改变的，所以是无法在编译期决定出pa->X::x的位置的。

void foo( const A* pa ) 
{
    pa->x = 1;
}

main()
{
     foo ( new A );
     foo ( new C );
}

那么编译器怎么做的呢？

是在对象构造期间，在派生类对象中安插一个指针指向virtual base class， X。这时候需要编译器合成一个default constructor。

可能的编译器转变操作：

void foo( const A* pa ) 
{
     pa->__vbcX->x = 1;
}