C++对象模型之复制构造函数

“如果一个 class 未定义出 copy constructor,编译器就自动为它产生出一个” 这句话是不对的,当 class 展现 bitwise copy semanics 时,编译器才会产生出来。

如果一个 class 没有提供 explicit copy constructor,把每一个内建的或派生的 data member 的值,从某个 object 拷贝一份到另一个 object 身上,递归方式施行 memberwise initialization

例如:

class String {
    public:
        // ... 没有 explicit copy constructor
    private:
        char *str;
        int len;
}

有如下调用:

String noun("book");
String verb = noun;

则会施行 memberwise initialization:

verb.str = noun.str;
verb.len = noun.len;

如果一个 String object 被声明为另一个 class 的 member,那么进行 memberwise initialization 时,会递归实施。

什么时候不展现出 bitwise copy semantics,也就是合成 copy constructor 呢,有4种情况:

  1. 当 member object 存在 copy constructor。
  2. 当 base class 存在 copy constructor。
  3. 当 class 声明了 virtual functions 时。
  4. 当继承链中有 virtual base class 时。

前面两种情况,在此不做讨论。

class 声明了 virtual functions

这种情况下,可能需要重新设定 Virtual Table 的指针。

举个例子:

class ZooAnimal {
public:
    ZooAnimal();
    virtual ~ZooAnimal();
    
    virtual void animate();
    virtual void draw();
};

class Bear : public ZooAnimal {
public:
    Bear();
    void animate();
    void draw();
    virtual void dance();
};

有如下使用:

Bear yogi;
Bear winnie = yogi;

winnie会靠 bitwise copy semantics 完成,winnieyogi都指向Bear class的 virual table。

如果是如下使用:

ZooAnimal franny = yogi; // 会发生切割行为

franny的 vptr 不可以被设定指向Bear class的 virtual table,所以需要重新设定。

Virtual Base Class 的 Subobject

derived class object 的 virtual base class subobject 位置必须维护,bitwise copy semantics 可能会存坏这个位置。

举个例子:

class Raccon : public virtual ZooAnimal {
public:
    Raccoon() { }
    Raccoon(int val) { }
};

class RedPanda : public Raccoon {
public:
    RedPanda() { }
    RedPanda(int val) { }
};

如果是以下调用:

Raccoon rocky;
Raccoon little_critter = rocky;

那么 bitwise copy 就可以了。

如果是:

RedPanda little_red;
Raccoon little_critter = litter_red;

这时候编译器必须安插代码以设定 virtual base class offset 的初值。