构造、析构、拷贝语义学——对象复制语义学

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前言

 
当我们设计了一个class，并以一个class object指定给另一个class object时，我们有三种选择：

  1. 不提供任何操作，执行默认行为
  2. 提供一个explicit copy assignment operator
  3. 明确拒绝复制操作

如果选择了第三点，那么执行策略是将copy assignment operator与copy constructor声明为private，并且不提供任何定义。声明为private避免了在member function或friends以外的任何地点执行copy操作，不提供定义则是确保当其在friends或member function中被调用时链接器会报错。

copy assigenment operator语义

 
我们仍以Point class作为实例：

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class Point{
public:
    Point(float x = 0.0,float y = 0.0);
    //不存在任何virtual function
protected：
    float _x,_y;
};

如果我们只需要完成基础data拷贝操作，那么默认拷贝行为似乎已经足够并且高效，我们没有理由去提供一个copy assignment operator。

但如果我们不对Point提供一个copy assignment operator,而是光靠memberwise copy，编译器会生成一个copy assignment operator实体吗？答案是否定的，正如copy constructor一样，由于编译器认为此class已经有了bitwise copy语义，所以implicit copy assignment operator被视为毫无用处，也不会被合成出来。

一个class对于默认的copy assignment operator，在以下情况中不会表现出bitwise copy语意：

  1. 当class内带有一个member object，而其class有一个copy assignment operator。
  2. 当一个class的base class有一个copy assignment operator。
  3. 当一个class声明了任何virtual functions（我们不一定能够准确拷贝到class object的vptr地址，因为它可能是一个derived class object）。
  4. 当class继承自一个virtual base class（无论其有没有copy assignment operator）。

C++ Standard上说copy assignment operator并不表示bitwise copy semantics是nontrivial。实际上，只有nontrivial instances才会被合成。于是，对于下面的语句：

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Point a,b;
...
a=b;

赋值操作将由bitwise copy完成，期间并没有copy assignment operator被调用。但我们可能仍然需要一个copy constructor以方便完成NRV操作，这里需要注意的是，一个class需要copy constructor并不代表其也需要copy assignment operator。

虚拟继承下的copy assignment operator

在Point class中导入copy assignment operator：

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inline Point&
Point::operator=(const Point &p){
    _x = p._x;
    _y = p._y;
    return *this;
}

现对继承体系作出修改，有Point3d虚继承自Point：
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class Point3d:virtual public Point{
public:
    Point3d(float x=0.0,float y =0.0,float z=0.0);
protected:
    float _z;
};

如果我们没有为Point3d定义一个copy assignment operator，编译器就必须合成一个（理由见前述的2与4），合成得到的东西可能看起来如下：
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inline Point3d&
Point3d::operator=(Point3d* const this,const Point3d &P){
    this->Point::operator=(p);
    _z=p._z;
    return *this;
}

copy assignment operator有一个nonorthogonal aspect（不理想、不严谨的情况），因为我们无法使用member initialization list（不能使用的原因是Point并没有copy constructor），我们必须写成以下两种形式，才能够调用base class的copy assignment operator：
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Point::operator=(p3d);
(*(Point*)this)=p3d;

缺乏copy assignment list看起来无所谓，但实际上如果缺乏它，编译器将无法抑制上一层base class的copy operators被调用。

问题实例

下面的Vertex copy assignment operator（Vertex也虚继承自Point）：

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inline Vertex&
Vertex::operator=(const Vertex &v){
    this->Point::operator=(v);
    _next = v.next;
    return *this;
}

现在让我们从Point3d和Vertex中派生出Vertex3d,以下是Vertex3d的copy assignment operator：
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inline Vertex3d&
Vertex3d::operator=(const Vertex3d &v){
    this->Point::operator=(v);
    this->Point3d::operator=(v);
    this->Vertex::operator=(v);
    ...
}

编译器将如何在Point3d与Vertex的copy assignment operators中抑制Point的copy assignment operators呢？
答案相当多，但均不够完备（详见书中介绍）。作者的建议是不允许任何一个virtual base class的拷贝操作，或者更进一步地，不在任何virtual base class中声明数据（类似于Java中的interface）。