2.1 默认构造函数的构造操作

只有当编译器需要一个默认构造函数时，才会合成默认构造函数。

如果 class A 包含一个或一个以上的 member class objects ，那么 class A 的每一个构造函数都必须调用每一个 member classes 的构造函数。

如果在 class A 的默认构造函数中只调用了一个 member class 的构造函数，那么编译器将会自动扩张，调用所有的构造函数，并且是按照声明顺序。

带有一个虚函数的Class

class Widget{
public:
    virtual void flip() = 0;
};
void flip(const Widget& widget){widget.flip();}
//假设Bell和Whistle都派生自Widget
void foo(){
    Bell b;
    Whistle w;
    flip(b);
    flip(w);
}

下面两个扩张行为会在编译期间发生：

一个虚函数表(vtbl)被编译器产生，内放 class 的虚函数地址。
在每一个class object中，一个额外的 vptr 会合成，指向相关的 vtbl。

其中的widget.flip()的 virtual invocation 会被重新改写，来使用 widget 的 vptr 和 vtbl 中的flip()条目：

(*widget.vptr[1])(&widget);

其中 1 表示 flip() 在虚函数表中的固定索引；
&widget代表要交给“被调用的某个flip()实体”的 this 指针。

在合成的默认构造函数中，只有 base class subobjects 和 member class objects 会被初始化。所有其他的非静态数据成员(如整数、整数指针、整数数组等)都不会被初始化。

2.2 拷贝构造函数的构造操作

如果 class 没有声明一个拷贝构造函数，就会有隐式的声明或定义出现。C++标准将拷贝构造区分为 trivial 和 nontrivial 。只有 nontrivial 的实例才会被合成于程序中。

决定拷贝构造是否是 trivial 的标准在于 class 是否展现出位逐次拷贝(bitwise)。

class不展现出位逐次拷贝的情况：

当 class 内含一个 member object ，而后者的 class 声明有一个拷贝构造函数。
当 class 继承自一个 base class，而后者存在一个拷贝构造函数。(无论是否是合成的)
当 class 声明了一个或多个虚函数时。
当 class 派生自一个继承串链，其中有一个或多个虚基类。

阿秀的笔记：

e.g.

class String{
public:
    //... 没有显式拷贝构造函数
private:
    char* str;
    int len;
};

此处的 String 就展现出位逐次拷贝，当需要拷贝构造的时候，编译器不合成拷贝构造的实例，而是直接为它的每个成员逐个拷贝。

class String{
public:
    String(const String&);
private:
    char* str;
    int len;
};
class Word{
public:
    //...没有显式的拷贝构造函数
private:
    int _occurs;
    String _word;   //String object成为了Word的一个member！
};

这里有一个 String 类实例作为 Word 的成员，而且 String 声明了拷贝构造函数，所以 Word 不展现位逐次拷贝，而且编译器需要在 Word 初始化时调用 String 的构造函数，所以编译器必须为Word合成一个拷贝构造函数。

重新设定 Virtual Table 的指针

如果一个编译器对每一个新产生的类对象的 vptr 不能正确地赋初值，那么后果很严重。因此，当编译器导入一个 vptr 到 class 中时，该 class 就不再展现位逐次拷贝了。所以编译器需要合成拷贝构造，将 vptr 合适地初始化。

e.g.

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

一个 ZooAnimal 以另一个 ZooAnimal 初始化，或者一个 Bear 以另一个 Bear 初始化，都可以直接靠位逐次拷贝完成。e.g.

Bear yogi;
Bear winnie = yogi;

yogi 会被默认构造初始化，在构造函数中，yogi 的 vptr 被设定指向 Bear class 的 vtbl 。因此，将 yogi 的 vptr 拷贝给 winnie 的 vptr 是安全的。

当一个基类对象以其派生类对象做初始化操作时，其 vptr 复制操作必须保证安全：

ZooAnimal franny = yogi;  //会发生切割行为

franny 的 vptr 不可以被设定指向 Bear class 的 vtbl 。所以此时不会展现出位逐次拷贝，需要合成构造函数，来正确设置 vptr 。

即合成的拷贝构造函数会显式设定 object 的 vptr 指向 ZooAnimal class 的 vtbl ，而不是直接将右边的 vptr 拷贝来。

2.3 程序转化语意学

显式初始化操作

必要的程序转化有两个阶段：

重写每一个定义，其中的初始化操作被剥离。(在C++中，定义是指占用内存的行为)
class 的拷贝构造调用操作会被安插进去。

void foo_bar(){
    X x1(x0);
    X x2 = x0;
    X x3 = X(x0);
}

可能会被编译器转化为：

参数的初始化

C++规定，在把一个类对象当做参数传给一个函数(或作为函数返回值)时，相当于以下形式的初始化操作：X xx = arg; 其中，xx表示形参(或返回值)arg表示真正的参数值。

返回值的初始化

X bar(){
    X xx;
    ...
    return xx;
}

bar()的返回值从局部对象 xx 中拷贝过来，做了双阶段转化：

首先给函数加上一个额外参数，类型是类对象的引用。这个参数用来放置拷贝构造得来的返回值。
在 return 指令之前安插一个拷贝构造调用，将欲传回的 object 的内容作为上述引用的初值。

转化结果如下：

在使用者层面做优化

定义一个“计算用”的构造。

程序员不再写：

X bar(const T &y){
    X xx;
    ...
    return xx;
}

这会要求 xx 被拷贝到编译器产生的__result中，直接计算 xx 的值：

X bar(const T& y){
    return X(y);
}

此函数被转化后形如
：

在编译器层面做初始化

NRV (具名返回值优化)优化：自动执行上述在使用者层面进行优化 。将待赋值的左值直接作为引用传入函数中，进行原地构造，不需要额外空间和额外多一次的拷贝操作。

X x1(1024);
X x2 = X(1024)
X x3 = (X)1024;

x2 和 x3 调用两个构造函数，产生一个临时 object，先初始化该临时 object ，再以它调用拷贝构造函数构造x2和x3。

2.4 成员初始化列表(Member Initialization List)

在下列情况下必须使用初始化列表：

有 reference 成员时
有 const 成员时
当调用一个 base class 构造函数，而它有一组参数
当调用一个 member class 的构造函数，而它有一组参数

1 和 2 的原因是：当类中含有一个 const 对象或者 reference 时，必须通过成员初始化列表进行初始化，因为这两种对象要在声明之后立刻初始化，而在构造函数体中做的是赋值操作。另外，只进行赋值操作会带来一次隐含的默认构造函数，因为没有初始化~
当使用 initialization list 时，编译器会一一操作，以参数在 class 内声明的顺序在构造体内安排初始化操作，并且在任何显式用户代码之前。

计算机基础

第 2 章构造函数语意学

2.1 默认构造函数的构造操作

2.2 拷贝构造函数的构造操作

2.3 程序转化语意学

2.4 成员初始化列表(Member Initialization List)

第 2 章 构造函数语意学

2.1 默认构造函数的构造操作

2.2 拷贝构造函数的构造操作

2.3 程序转化语意学

2.4 成员初始化列表(Member Initialization List)

第 2 章构造函数语意学