[深度探索C++对象模型] 默认构造函数和拷贝构造函数的构造操作

默认构造函数和拷贝构造函数是C++中的一个重要内容，知道编译器会合成它对编程是很有用的。

首先，什么是默认构造函数？有人说是由编译器合成的构造函数，还有人说是无需参数的构造函数，两种说法都是不正确的。默认构造函数就是调用时无需提供参数的构造函数，因此，它可以是没有参数的，也可以是所有参数都有默认值，当然，两种情况只能采用一种，不然的话，就会产生二义性。

那么：

（1）何时编译器会合成一个默认构造函数？

（2）默认构造函数做什么？

这里需要引入一个词：trivial，意思是无用的。当默认构造函数实际上并没有干什么事时，就称它是trivial，在这种情况下，默认构造函数并没有被合成。因此，只有当编译器认为默认构造函数要干一些有用的事时，它才会合成默认构造函数。而且，这通常都和类成员或者虚函数机制相关，因为要调用其它类的默认构造函数或者做一些虚拟机制的准备工作。

1 当类中的类成员有默认构造函数时

如果类A中含有类成员b，类成员b有默认构造函数，而类A没有定义构造函数，那么，在构造A的对象时默认构造函数就需要调用b的默认构造函数，此时，就会合成默认构造函数，调用b的默认构造函数类构造A的对象。需要注意的是，A的合成的默认构造函数只会调用类成员的默认构造函数，不会初始化其它基本数据类型或者字符串。

如果类A中含有类成员b，类成员b有默认构造函数，而类A定义了构造函数却没有定义默认构造函数，那么，编译器会扩充A的每一个构造函数，先调用b的默认构造函数，然后调用A的构造函数。

对于上面两种情况，如果是多个类成员，就以类成员在类中的声明顺序来调用默认构造函数。

2 当基类有默认构造函数时

如果基类有默认构造函数，派生类没有构造函数，那么，在构造派生类对象时，默认构造函数需要调用基类的默认构造函数，因此，派生类的默认构造函数是trivial，这种情况下，需要合成默认构造函数。

同上面类似，如果基类有默认构造函数，派生类定义了构造函数却没有定义默认构造函数，那么，编译器会扩充派生类的每一个构造函数，先调用基类的默认构造函数，然后调用派生类的构造函数。

3 当类中有虚函数或者类派生链中有虚函数时

当类中有虚函数或者类派生链中有虚函数，在生成对象时，编译器会为每个派生类设置虚函数表的地址，它们的默认构造函数是trivial，因此，需要合成默认构造函数。

4 当类采用虚继承方式时

当类采用虚继承方式时，在生成对象时，编译器需要在每个派生类的对象中安插虚基类的地址，它们的默认构造函数也是trivial，因此，需要合成默认构造函数。

小结：

上面四种情况下，需要合成默认构造函数，这些情况都是与类有关，也就是说，当编译器在构造对象或者实现虚拟机制时，默认构造函数需要干一些有用的事，因此它们的默认构造函数是trivial，只有这样它们才需要构造。而对于基本数据类型和字符串，就需要程序员来处理了。

下面再来看看拷贝构造函数的情况。

何时会调用拷贝构造函数？

（1）用一个对象初始化另一个对象时，当然，它们要是同类对象；

（2）当函数的参数是对象，通过对象调用函数时，参数的拷贝会调用拷贝构造函数；

（3）当函数的返回值是对象，调用函数时，返回一个对象会调用拷贝构造函数。

当类中没有定义显示的拷贝构造函数，会合成拷贝构造函数，那么，具体什么情况下会合成拷贝构造函数呢？

同合成的默认构造函数类似，当编译器认为合成的拷贝构造函数需要来完成一些必要的任务时，才需要合成拷贝构造函数。如果编译器认为能够仅仅依靠逐个拷贝操作来完成，就不会合成拷贝构造函数，当然，编译器并不保证逐个拷贝操作能够保证正确的语义。

下列情况下，编译器会合成拷贝构造函数：

1 当类中含有类对象成员时

当类中含有类对象成员，而且类对象成员有拷贝构造函数（显示定义和合成的都可以），编译器就会合成拷贝构造函数，并安插调用类对象成员拷贝构造函数的代码。

2 当基类有拷贝构造函数时

当类继承另一个类，而且基类有拷贝构造函数（显示定义和合成的都可以）时，编译器就会合成拷贝构造函数，并安插调用基类拷贝构造函数的代码。

3 当类中有虚函数时

如果类中有虚函数，在复制过程中要设置左边的对象的虚函数表的地址，因此，完全的逐个拷贝操作不行，编译器就会合成拷贝构造函数，进行虚函数表的地址的设置。

4 当类采用虚继承方式时

当类采用虚继承方式，在复制过程中要在左边的对象安插虚基类的地址，因此，不能逐个拷贝，编译器就会合成拷贝构造函数，安插虚基类的地址。

小结：

与合成的默认构造函数类似，拷贝构造函数在逐个拷贝操作不能满足编译器时，编译器就会合成拷贝构造函数。而且这通常都与类和虚机制相关。