C++對象模型（2）構造函數語義學

構造函數是對象模型的首要部分，實際運用的構造函數的顯示部分實際所能提供的信息並沒有多少。編譯器為我們做的工作要遠遠多於我們的想像，甚至說，有一些部分於我們理所當然的認為相差甚遠。那麼，構造函數到底為我們做了一些什麼呢？

構造函數：

默認構造函數的存在是很多C++新手的誤區之一。許多人認為默認構造函數會為成員賦予一個初始的值，實際則不然。為成員變數賦初值只是程序員的需要，並非編譯器的需要，因此編譯器並不會負責程序員理想中的需要，只有當編譯器自身需要一個默認構造函數，或者程序員顯示指定一個默認構造函數時，默認構造函數才會真的存在。

程序員顯示指定比較容易理解，那麼什麼時候編譯器需要一個默認構造函數的呢？有以下四點。

1.成員對象有一個默認構造函數

2.父類有一個默認構造函數

3.類本身有支持虛函數機制

4.支持虛繼承父類

簡單來說，成員對象有一個默認構造函數時，為了構造成員對象，類本身的對象必須支持成員對象的構造函數，因此編譯器會創建一個默認構造函數。同理，父類有一個默認構造函數也是一樣，需要支持父類的構造函數。虛函數機制有些特殊，當類支持虛函數機制時，會產生一個虛表，在虛表中儲存的是類的虛函數的地址，這個虛表的地址無法被程序員顯示指定，由編譯器維護，因此默認構造函數必須要指定虛表地址（如果有虛表的話）。虛繼承涉及到了比較複雜的機制，他會在構造函數參數列表中生成一個bool類型變數，只有在最高級別子類（most derived class 不知道這麼翻譯恰不恰當...）中，才會通過bool類型量實例化一次虛基類中的對象，以此實現虛基類機制。

拷貝構造：

拷貝構造與默認構造類似，也是同樣在四個條件時會產生真正的拷貝構造，否則的話就是按位拷貝（bitwise copy）。

1.成員對象有一個拷貝構造函數

2.父類有一個拷貝構造函數

3.類本身有支持虛函數機制

4.支持虛繼承父類

1和2與默認構造類似，不再贅述，而虛函數機制的需求與構造函數稍有不同，在這裡主要防範的還是對象拷貝之後的虛表指針指向問題，編譯器為了確保虛表指針不會出現問題，會顯示指定虛表指針的地址，這樣就保證了不會出現炸裂（blow up）的問題。虛繼承機制類似於默認構造函數，為了防止出現虛基類的構造多對象，編譯器會介入拷貝過程。

默認拷貝構造函數有著來自編譯器的按位拷貝（bitwise copy）保證，只要對象中存在一項，那麼就一定會被最有效率的原樣拷貝，但是一旦自己定義了一個拷貝構造函數，那麼編譯器將不再作出如上保證，因此拷貝構造要視情況主動定義。

NRV（named return value）優化：

有如下定義：

X bar(){

X xx;

//處理xx

return xx;}

編譯器把其中的xx以_result取代：

void bar(X & _result){

//默認構造函數；

_result.X::X();

//處理_result;

return;}

這樣的編譯器優化被稱為NRV優化，它可以減少程序變數的幾個拷貝構造函數，默認構造函數的調用次數，通過這種方法實現編譯器優化。部分編譯期可以通過顯示的拷貝構造函數的聲明來顯示使用NRV優化，部分編譯器會默認調用這個優化。但是它也有幾個缺點，首先優化是否真的完成並不確定，其次一旦函數變得複雜，優化也就會較難執行。

成員初值列：

在以下四種情況時，必須使用成員初值列。

1.初始化一個引用成員

2.初始化一個const成員

3.調用父類構造函數

4.調用子類構造函數

但是成員初值列會遵守變數聲明的順序進行初始化，與寫在初值列的成員順序無關，在初值列中還可以調用類對象本身的成員函數，因為此時this指針已經安插到了參數列表中。但是不可以調用子類成員，因為此時子類成員尚未構造。來自編譯器的保證，成員初值列一定會在構造函數體運行之前運行。

附：

C++新手誤解：

1.class沒有默認構造函數，會被合成一個（實則不然）

2.class合成的默認構造函數會賦初值（實則不然）

構造函數實現步驟：

1.虛基類構建（在最高級別子類中，通過添加bool變數只構建一次）

2.父類構建

3.成員對象構建

4.虛表指針構建

5.成員初始化列表移動到構造函數體的頭部

6.運行構造函數體
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