新手如何深刻掌握C++对象模型(五)

上一篇我们对合成确省的构造函数做了一个了解,这一篇我们继续看看构造函数这个有趣的东西.
Copy Constructor是什么?我们经常看到代码中有一些这样的函数调用方式X(X&) (“X of X ref”). 这个函数用用户自定义类型作为参数,那它的参数的构造便是由Copy Constructor负责的. 可见这个玩意非常重要,实际上Copy Constructor是由编译器自动合成的,不需要你去作任何事情,但编译器都做了些什么呢?我们的问题出来了。
我们有三种情况需要用一个对象的内容作为另一个类对象的初值.也就是需要编译器来为我们自动合成Copy Constructor.一种是我们在编程中肯定回用到的由类生成对象例如以下形式：

class ClassA{......}
ClassA a;
ClassA b=a; //一个Class对象以另一个对象做初值

另外的一种情况是以对象为参数在函数中传递看下面的伪码：

//例如我们有一个CUser类
CUser{
CUser();
......
};
//我们还有一个CDatabase类,它有一个AddNew的方法
CDatabase{
......
public:
AddNew(CUser userone);
......}
//我们用CUser类产生了一个对象实例.userone,并将他作为AddNew函数的参数,以便
//AddNew函数能够完成在数据库中增加一条记录,用来记录一个用户的信息
CDatabase db=new CDatabase();
db.AddNew(CUser userone) //在这里,你不用将你的用户类的成员全部展开.

还有一种当然是用做函数的return,例如你可以在CDatabase类中添加一个函数用来读取一个用户的信息例如这样CUser GetUserOne(int userID)，通过一个用户的唯一的编号可以获得一个用户的信息，并返回一个CUser类的对象。

我们来看看Copy Constructor是如何工作的.首先Copy Constructor和Default Constructor一样都是在需要的时候由编译器产生出来，一个类如果没有声明一个Copy Constructor就会存在一个隐含的声明(或定义)，它也被分为trivial和nontrivial两种.

我们来看书上的例子：

Class Word
{
public:
Word(const char*);
~Word(){delete [] str;}
private:
int cnt;
Char *str;
}
这个类的声明不需要合成出Default Copy Constructor.但当进行如下应用时:
#include "Word.h"
Word noun("lsmodel");
void foo()
{
Word verb=noun;
}

结果将会出现灾难性的后果.为什么?因为我们的逻辑对象verb和全局对象noun都指向了相同的字符串,在退出函数foo()之前verb会执行析构,则字符串被删除,从此全局对象nonu指向了一堆无意义的东西.你可以声明一个explicit copy constructor来解决这个问题,当然还可以让编译器来自动的给你合成一个Copy construct.

我们将上面的Word类改写成下面的样子：

Class Word
{
public:
Word(const String&);//注意这里和我们开始的X(X&)形式一样
~Word();
//......
private:
int cnt;
String str; // 这个成员是String类的对象,String是我们自定义的类型
};
Class String
{
public:
String(const char*);
String(const String&);//这里声明了一个Copy constructir
~String();
//......
}
这时在执行我们的代码
#include "Word.h"
Word noun("lsmodel");
void foo()
{
Word verb=noun;
}

编译器会为我们的Word类合成一个Copy Constructor,用来调用它的str(member class String object)的Copy Constructor.象下面伪码表示的这样:

inline Word::Word(const Word &wd)
{
str.String::String(wd.str);
cnt=wd.cnt;
}

当这个类中有一个或多个虚函数时,或者这个类是派生于一个继承串链,并且这个串中有一个或多个虚拟的基类时.这个类在进行拷贝时便不会展现逐次拷贝(bitwise copy).并且会通过合成的Copy Constructor来重新明确的设定vptr来指向虚函数表,而不是将右边对象的vprt直接拷贝过来.书上的ZooAnimal例子的图可以很清晰的描述出这点。

如果一个对象以另一个对象做初值,而后者有一个Virtual Base Class Subobject,那会怎样呢?任何一个编译器都会做到在派生类对象中的virtual base class Subobject的位置在执行期就准备妥当，但bitwise copy可能会破坏这一位置,因此也需要由编译器合成出一个copy constructor，来安插一些代码来设定virtual base class pointer/offset,对每一个成员执行必要的memberwise初始化操作,以及执行内存相关的工作。

最后我们来总结一下上面说的内容,确实有些乱.雷神越来越觉得自己的缺乏文字描述能力.

我们这篇学习的内容是:当一个对象以另一个对象作为初始值时,会发生什么事情.

分成了两种情况,一种是我们声明了explicit copy constructor,这个不是这篇文章需要搞明白的(我想大家也都很明白了).我们想知道的是我们没有为class声明explicit copy constructor函数时编译器都干了些什么.编译器会为我们合成一个copy constructor.以便适应任何时候的对象被正确的初始化.并且我们了解了有以下四种情况class不在按位逐一进行拷贝.

1.当你设计的类声明了一个explicit copy constructor函数时.
2.当你设计的类是由一个具有explicit copy constructor的基类派生的时.
3.当你设计的类声明了一个或多个虚函数时.
4.当你设计的类派生自一个继承串链,这个继承串链中有一个或多个virtual base classes时.

好了,就到这里吧，休息，休息一下。