构造函数语意学(The Semantics of Constructors)

1、“Default Constructor” 的构造操作

下面4种情况编译器会生成默认构造函数：

1. 成员类对象带有默认构造函数
2. 父类带有默认构造函数
3. 带有虚表的类
4. 带有虚基类的类

1.1、 成员类对象带有默认构造函数

如果一个类没有任何构造函数，但它的一个成员对象带有默认构造函数，
那么编译器会在需要的时候为这个类生成默认构造函数。

举个例子，下面的程序中，编译器会为Bar生成一个默认构造。

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

class Bar
{
public:
    Foo foo;
    int no;
};

void foo_bar()
{
    Bar bar;//Bar::foo 在这里初始化
    ...
}

生成的构造函数看起来像下面这样：

Bar::Bar()
{
    foo.Foo::Foo();
}

如果class Bar提供了一个构造函数并初始化no，像下面这样：

Bar::Bar()
{
    no=0;
}

则编译器会将foo的构造安插到用户代码（也就是no=0）的前面。像下面这样

Bar::Bar()
{
    foo.Foo::Foo();
    no=0;
}

如果类中有多个成员对象包含默认构造，那么编译器则按照成员声明顺序依次插入成员对象的默认构造。

1.2 父类带有默认构造函数

类似的道理，如果一个类没有定义任何构造函数，而他的父类含有默认构造。编译器则在需要的时候给这个类生成一个默认构造，用以调用父类的默认构造。

1.3、带有虚表的类

下面代码中class shape中定义了一个虚函数show()

class shape
{
public:
    virtual void show(){}
};

下面两个扩展行动会在编译期产生

1. 编译器生成一个虚函数表，用于存放虚函数的地址
2. 一个指向虚函数表的指针会安插在 shape中

为此，编译器会为shape生成一个默认构造，用于设置vptr的值。

1.4、带有虚基类的类

与虚函数类似。如果一个类存在虚基类，编译器会为生成一张虚基类表用以存放所有的虚基类，会在类中安插一个虚基类表指针指向虚基类表。
如果这个类没有任何构造，编译器则会生成一个默认构造，用于正确设置虚基类表指针。

2、“Copy Constructor”的构造操作

下面4种情况，编译器在需要的时候会生成拷贝构造：

1. 当类中含有一个成员对象，而后者有一个拷贝构造
2. 当class继承一个父类，而后者有一个拷贝构造
3. 类中声明了一个或多个虚函数
4. 有一个或多个虚基类

2.1、类中声明了一个或多个虚函数

下面代码定义了两个类Animal和Beer。

class Animal
{
public:
    virtual void draw(){...}    
};

class Beer :public Animal 
{
public:
    void draw(){...}
};

第一种情况：

Beer a
Beer b = a;

因为a和b的vptr指向的是同一张虚函数表，所以这里可以直接按位拷贝，不需要生成拷贝构造。

第二种情况：

Beer a
Animal b = a;

因为Beer和Animal拥有不同的虚函数表，这里实行按位拷贝会有问题。这是编译器会为Animal生成拷贝构造，用以正确的设置vptr。

2.2、有一个或多个虚基类

和带有虚函数的情况类似。如果相同类型之间的初始化，使用按位拷贝就绰绰有余了。如果以派生类对象作为基类的初始值时（或相反），编译器会生成默认拷贝构造，用以正确设置虚基类指针。

3、成员初始化列表

以下4种情况必须使用初始化列表

1. 初始化一个引用成员时
2. 初始化一个const成员时
3. 调用父类构造，而它拥有参数
4. 调用成员对象的构造，而它拥有参数

初始化列表是按照成员声明的顺序执行的，下面是一个常见的错误：

class X
{
public:
    X(int val):j(val),i(j)
    {}    
private:
    int i;
    int j;
};

X()中会先设置i的值，由于这时 j 还是未定义的，所以 i 被赋予了一个无效值。

转换后的X()像下面这样：

 X(int val)
{
    i = j; //这里 j 还没有初始化。
    j = val;
    ...    
}