理解特殊成员函数的生成

Things to Remember

• 特殊成员函数是编译器可自动生成的函数：默认构造函数(ctor)，析构函数(dtor)，拷贝操作 copy，移动操作 move。
• 移动操作 move 只有在那些没有显式声明移动操作 move、拷贝操作 copy、析构函数dtor的类中生成。
• 拷贝构造 copy ctor 只有在那些没有显式声明拷贝构造 copy ctor 的类中生成，如果类中声明了移动操作 move operatoiont 它 copy ctor 就会被删除。拷贝复制操作符 copy assignement operator 只有在那些没有显式声明拷贝操作运算符 copy assignment operator 的类中生成，如果类中声明了移动操作move 它copy assignement operator 会被删除。在显式声明析构函数 dtor 的类中生成拷贝操作copy operation的做法已经过时。
• 成员函数模板从来不会抑制特殊成员函数的生成。

在C++98，特殊成员函数有四个

• default constructor
• destructor
• copy constructor
• copy assignment operator

用到的时候才生成。

它们是 隐式public和inline的。

某个类继承了 destructor 是virutal 的基类，那么这个类的 destructor 是虚函数。

C++11 中，又添加两个新的，编译器可以自动生成的函数 move constructor 和 move assignment operator

class Widget {
  public:
      ...
      Widget(Widget&& rhs);   // move constructor
                         `
      Widget& operator=(Widget&& rhs);   // move assign operator
      ..
  };        * move constructor 对 rhs 的 non-static member 逐一请求移动。 * move assignment operator 也将 rhs 的 non-static member 逐一请求移动。

• 请求移动是指，能移动就移动 （使用 std::move），不能移动就拷贝（不支持移动操作的类型，例如，大部分C++98的类）。通过重载函数决策来决定std::move表示为拷贝还是移动.

• 如果你生成了 move constructor 和 move assign operator，compiler 就不会替你生成。

• move constructor 和 move assignment operator 相互 non independent, 如果你生成了其中一个， compiler 就 move constructor 和 move assignement constructor 都不生成。原因： compiler 生成的默认的 move constructor 和 move assignment operator 试图作 memberwise move.如果你生成了move constructor 或者move assignment operator 就说明你不需要 compiler 提供的memberwise move 这样的行为。    

• 如果你 declare 了 copy operation (copy constructor 和 copy assignment operator), 那么 compiler 也不会生成 move operation(move constructor 和 move assignment operator) 因为：声明 copy operation 说明你不想要默认的 member-wise copy 的 行为，那你也很可能不想要 move memberwise 的 行为 (默认 move operation 的行为)。

• 同样，声明move operation(member wise move 不被需要) 会导致 copy operation 无法被生成( member wise copy 也不需要)。

• Rule of Three

   * 如果你声明了 copy constructor, copy assignment operator, destructor 中的一个，那么你应该将三个都声明。原因，copy constructor 和 copy assignment operator 应该有一样的 resrouces 管理， destructor 也需要参与 resources 管理 (释放资源)。stl 中涉及内存的类 (stl container) 都声明了 copy constructor, copy assignment operator, destructor.

• 根据上面的道理，C++11 中，如果声明了 destructor, 则 compiler 不会生成 move operation (move constructor 和 move assignement operator).  本来 copy operation 也应该不被生成，但是未兼容 c++98, 所以生成 destructor 不会影响 copy constructor 和 copy assignment operator 的生成。

• 综上所述，只有在下列三个条件都成立时，compiler 才会 生成默认的 move constructor 和 move assignment operator:

  • 类中 没有声明 copy operaion (copy constructor, copy assignment operator)
  • 类中 没有声明 move operaion (move constructor, move assignment operator)
  • 类中 没有声明 destructor    

• compiler 生成 copy constructor 和 copy assignment operator 也需要上面三个条件

• 显示的要求使用默认 constructor 和 copy assignement operator, 使用 = default 就可以

     class Widget {
        public:
            ...
            ~Widget();      // 用户声明的析构函数
            ...
            Widget(const Widget&) = default;    // 使用默认拷贝构造
  
            Widget& operator=(const Widget&) = default;  // 使用默认拷贝复制操作
            ...
        };
  

  • = default 用在 destructor 声明 后面，使得 destructor 成为 virutal 的，即使 base class 的 dtor 不是 virtual 的也不影响
  • = default 用在 copy operation 后面，则该类支持 default copy operation

  • = default 用在 move operation 后面，则该类支持 default move operation

      class Base {
      public:
          virtual ~Base() = default;   // 虚析构函数
    
          Base(Base&&) = default;     // 支持移动操作
          Base& operator(Base&&) = default;
    
          Base(const Base&) = default;    // 支持拷贝
          Base& operator(const Base&) = default;
          ...
      };
    

• 不使用 default 自定义 dtor 可能会导致性能问题。如果一个 class 没有使用 default 来 declare dctr, 该类就不会有 move operation, 所有的 move operation 请求，都用 copy operation 来代替。而 copy 要比 move 代价大，所以 自定义 dtor 可能游性能问题。比如下面的 class 有一个 map, map 可能很大，copy 时就会有性能问题。

    class StringTable {
    public:
        StringTable()
        { makeLogEntry("Creating StringTable Object"); }  // 新添加
  
        ~StringTable()
        { makeLogEntry("Destroying StringTable Object"); }  // 新添加
        ...    // 如前
    private:
        std::map<int, std::string> values;  // 如前
    };
  

• C++11自动生成的 dtor 是 noexcept 的 C++98 中，如果 base 的 dtor 是 virtual 的，那么 derived class 的 dtor 也是 virtual 的。

• member function template 不会影响 compiler 生成 ctor, dtor, copy operation 和 move operation. 比如

    class Widget {
        ...
        template <typename T>  // 可以用任何对象构造Widget
        Widget(const T& rhs);   
  
        template <typename T>    // 可以把任何对象赋值给Widget
        Widget& operator=(const T& rhs);
        ...`
    };  编译器还是会为Widget生成拷贝构造和拷贝赋值