什么時候一個空類在實際上并不是空類呢?我們說,在C++處理它的時候。對于一個類來說,如果你不自己手動聲明一個復制構造函數、一個賦值運算符、和一個析構函數,編譯器就會自動為你聲明這些函數。而且,如果你根本沒有聲明構造函數的話,編譯器也將為你聲明一個默認構造函數。所有這些函數將是public的并且是inline的(參見條目30)。舉例說,如果你編寫了:
它在本質上講與下邊這個類是等價的:
class Empty {
public:
Empty() { ... } // 默認構造函數
Empty(const Empty& rhs) { ... } // 拷貝構造函數
~Empty() { ... } // 析構函數
// 下文將分析它是否為虛函數
Empty& operator=(const Empty& rhs) // 賦值運算符
{ ... }
};
這些函數只有在需要的時候才會生成,但是需要他們是經常的事情。以下的代碼可以生成每一個函數:
Empty e1; // 默認構造函數
// 析構函數
Empty e2(e1); // 復制構造函數
e2 = e1; // 賦值運算符
現在我們知道編譯器為你編寫了這些函數,那么這些函數是做什么的呢?默認構造函數和析構函數主要作用是為編譯器提供一個放置“幕后代碼”的空間,“幕后代碼”完成的是諸如對于基類和非靜態數據成員的構造函數和析構函數的調用。請注意,對于由編譯器生成的析構函數,除非所在的類繼承自一個擁有虛析構函數的基類(這個情況下,析構函數的虛擬性繼承自它的基類),其他情況均不是虛函數(參見條目7)。
對于復制構造函數和賦值運算符而言,編譯器所生成的版本只是簡單地把原對象中所有的非靜態數據成員復制到目標對象里。請參見下邊的NamedObject模板,它讓你能夠使用名字來訪問T類型對象:
template<typename T>
class NamedObject {
public:
NamedObject(const char *name, const T& value);
NamedObject(const std::string& name, const T& value);
...
private:
std::string nameValue;
T objectValue;
};
由于NamedObject中聲明了一個構造函數,編譯器則不會為你自動生成一個默認構造函數。這一點很重要。這意味著如果這個類已經經過你認真仔細的設計,你認為它的構造函數必須包含參數,這時候你便不需要擔心編譯器會違背你的意愿,輕率地在你的類中添加一個沒有參數的構造函數。
NamedObject沒有聲明復制構造函數和賦值運算符,所以編譯器將會自動生成這些函數(在需要的時候)。請看下面代碼中對復制構造函數的應用:
NamedObject<int> no1("Smallest Prime Number", 2);
NamedObject<int> no2(no1); // 調用復制構造函數
由編譯器自動生成的這一復制構造函數必須要分別使用no1.nameValue和no1.objectValue來初始化no2.nameVaule和no2.objectValue。nameValue是一個string,由于標準字符串類型帶有一個復制構造函數,所以no2.nameValue將通過調用string的復制構造函數(以no1.nameValue作為其參數)得到初始化。另外,NamedObject<int>::ObjectValue是int型的(這是因為對于當前的模板實例來說,T是int型的),而int是一個內建類型,所以no2.objectValue將通過復制no1.objectValue來得到初始化。
由編譯器自動生成的NamedObject<int>的拷貝賦值運算符與上述復制構造函數的行為基本一致,但是大體上講,編譯器自動生成的拷貝賦值運算符只有在生成代碼合法、有存在的價值時,才會像上文中我所描述的那種方式運行。如果其中任意一條無法滿足,編譯器將會拒絕為你的類生成一個operator=。
請看下邊的示例,如果NamedObject被定義成這樣,nameValue是一個指向字符串的引用,而objectValue是一個const T:
template<class T>
class NamedObject {
public:
// 以下的構造函數中的name參數不再是const的了,
// 這是因為現在nameValue是一個指向非const的string的引用。
// char*參數的構造函數已經不復存在了,
// 這是因為這里必須存在一個string引用。
NamedObject(std::string& name, const T& value);
... // 如前所述,假設沒有聲明任何 operator=
private:
std::string& nameValue; // 現在是一個引用
const T objectValue; // 現在為const的
};
現在請你思考接下來會發生什么事情:
std::string newDog("Persephone");
std::string oldDog("Satch");
NamedObject<int> p(newDog, 2); // 在我最初編寫這段代碼的時候我們的狗
// Persephone正要度過她的兩周歲生日
NamedObject<int> s(oldDog, 36); // 我家的狗Satch(在我小時候養的)
// 如果她現在還活著應該有36歲了
p = s; // 對于p中的數據成員將會發生什么呢?
在賦值之前,p.nameValue和s.nameValue都引用了一個string對象,但不是同一個。那么賦值操作又怎么會影響到p.nameValue呢?在賦值之后,p.nameValue是否應引用由s.nameValue中保存的string應用呢?換句話說,引用是否可以被更改呢?如果可以的話,我們就開創了一個全新的議題,因為C++并沒有提供任何方法讓一個引用改變其所引用的對象。換個角度說,p.nameValue所引用的string對象是否可以被修改,從而影響到包含指向這個string對象的指針或引用的其他對象(換句話說,此次賦值中未直接涉及到的對象)呢?這是否是編譯器自動生成的拷貝賦值運算符應該做的呢?
面對這一難題,C++拒絕編譯這類代碼。如果你希望讓包含引用成員的類支持賦值操作,就必須自己定義拷貝賦值運算符。對于包含const成員的類(比如上文中修改后的objectValue)編譯器也會做類似處理。由于修改const成員是非法的,因此編譯器無法在一個隱式生成的賦值函數中確定如何處理它們。最終,如果一個基類中的拷貝賦值運算符是聲明為private的,那么在派生類中編譯器將拒絕隱式生成拷貝賦值運算符。畢竟,編譯器為派生類自動生成的拷貝賦值運算符也要處理基類中相應的部分(參見條目12),但是在這些拷貝賦值運算符處理相應的基類部分時,是肯定不能調用派生類中無權調用的數據成員的。
時刻牢記
l 編譯器可能會隱式為一個類生成默認構造函數、復制構造函數、拷貝賦值運算符和析構函數。