对C++默认构造函数的理解

在文章开始之前，首先指出对于c++新手的两个常见的误解：

        一、任何class如果没有定义default constructor，就会被合成出一个来。

        二、编译器合成出来的default constructor会明确设定'“class内每一个data member的默认值”。

        首先我们来讨论第一个误解。编译器并不是给任何一个没有user-declared constructor的class合成出default constructor，编译器只会在需要的时候才会给没有user-declared constructor的class合成出default constructor。那到底什么时候才是需要的呢？首先我们先看一下C++ standard中的一句话：“对于class X, 如果没有任何user-declared constructor, 那么会有一个default constructor被暗中（implicitly）声明出来……一个被暗中声明出来的default constructor将是一个trivial(无能的) constructor”。对于这句话，首先解释一下，原话中的暗中声明出来并不代表编译器会给他合成出来，对于trivial constructor，编译器是不会给他们合成出来的，编译器会合成出来的只是那些nontrivial default construtor，而到底哪些才算是nontrivial default constructor呢？ 《Insider C++》中给出了四种情况。

        1、一个class的成员中含有带有default constructor的member class object

        如果一个class中含有成员对象，而且这个对象有default constructor,, 那么编译器就会给这个class合成一个default constructor, 但是这个合成动作只有在调用需要时才会产生。也就是说，在需要时才会合成。

    例如：

class Foo{
    public Foo();
    ......
}

class Bar{
    Foo foo;
    char *str
}

void foo_bar(){
   Bar bar;   //bar必须在此初始化
   if(str){}.....
}

        在上述代码中，bar必须在此初始化，当这时，编译器就会给Bar合成一个default constructor，在default constructor中安插代码调用Foo的default constructor，但是有一点，编译器为Bar合成的default constructor不会对str进行初始化，对str进行初始化，那只是程序员需要做的事情，而对于合成出的default constructor，它只满足编译器的需求，而不会去满足程序的需求。

        如果class中内含一个以上的含有default constructor的object,那在为class合成的default constructor中，会按照object的声明次序调用object 的 default constructor。

        2、 class继承于带有default constructor的base class

        如果一个没有任何constructor的派生类继承自一个带有default constructor的base class, 那么这个派生类的default constructor被认为是nontrivial,而对于nontrivial的default constructor, 编译器会为他合成出来。在合成出的default constructor中调用base class的default constuctor.

        如果设计者提供了多个constructor,但未提供default constuctor,那编译器不会合成新的default constructor,而是会扩展所有的现有的constructor，安插进去default constructor所必须的代码。如果此类中仍存在第一种情况，也就是说存在有menber object, 而且object含有default constructor, 那这些default constructor 也会被调用，在base class的default constructor被调用后。

        3、 这个class中带有virtual function

        无论一个class是声明（或继承）了一个virtual function, 还是派生自一个继承串联，其中有一个或多个virtual base class.不管上述哪种情况，由于缺乏由user声明的constructor, 编译器会详细记录合成一个default constructor的详细信息。

        在编译期间，会做以下的扩张工作：

        (1) 一个virtual function table会被编译器产生出来，内含virtual functions的地址。

        (2) 编译器会合成一个vptr, 插入每一个object中。

        而合成出来的default constructor，当然会为每一个object 设定vptr的初值。

        4、 带有一个virtual base class的class

对于这种情况，是为了初始化虚基类指针。

        以上就是对第一个误解的讨论，对于第二个误解，对于合成出的default constructor,只会做一些必要的事情，比如对base class subobject 和member class object进行初始化，而对于一些其他的nonstatic data member如整数，指针，数组等则不会进行初始化，因为那些东西对于编译器来讲并不是必要的。

        总结：

        以上给大家讲述了那两个误解。希望能够对大家有所帮助。只有那四种情况，编译器才会为未声明constructor的class合成出default constructor,而且被合成出来的constructor只会满足编译器的需要，而不会去满足程序的需要，而他们之所以能够完成任务（满足编译器的需要），是借着调用"member object或base class的default constructor”或是“为每一个object初始化其virtual function机制(包括vtbl的创建和vptr的正确初始化)或virtual base class机制”。而对于没有存在那四种情况并且又没有user-decleared constructor的class，我们称其拥有的是implict trivial default constructor, 而实际上，它并没有被合成出来。

        所以，由此可见，以上的两个误解，都是错的。