C++空類編譯器自動生成的6個成員函數

1、問題

       在C++中，編譯器會爲空類提供哪些默認成員函數？分別有什麼樣的功能呢？ 

2、詳解

一、空類，聲明時編譯器不會生成任何成員函數

        對於空類，編譯器不會生成任何的成員函數，只會生成1個字節的佔位符。

        有時可能會覺得編譯器會爲空類生成默認構造函數等，事實上是不會的，編譯器只會在須要的時候生成6個成員函數：一個缺省的構造函數、一個拷貝構造函數、一個析構函數、一個賦值運算符、一對取址運算符和一個this指針。

 代碼：

 

#include <iostream>
using namespace std;

class Empty_one
{
};
class Empty_two
{};
class Empty_three
{
    virtual void fun() = 0;
};
class Empty_four :  public Empty_two, public Empty_three
{
};

int main()
{
  cout<<"sizeof(Empty_one):"<<sizeof(Empty_one)<<endl;
  cout<<"sizeof(Empty_two):"<<sizeof(Empty_two)<<endl;
  cout<<"sizeof(Empty_three):"<<sizeof(Empty_three)<<endl;
  cout<<"sizeof(Empty_four):"<<sizeof(Empty_four)<<endl;
  return 0;
}

運行結果：

 

分析：

類Empty_one、Empty_two是空類，但空類一樣能夠被實例化，而每一個實例在內存中都有一個獨一無二的地址，爲了達到這個目的，編譯器每每會給一個空類隱含的加一個字節，這樣空類在實例化後在內存獲得了獨一無二的地址，因此sizeof(Empty_one)和sizeof(Empty_two)的大小爲1。

類Empty_three裏面因有一個純虛函數，故有一個指向虛函數的指針（vptr），64位系統分配給指針的大小爲8個字節，因此sizeof(Empty_three)的大小爲8。

類Empty_four繼承於Empty_two和Empty_three，編譯器取消Empty_two的佔位符，保留一虛函數表，故大小爲8。

 

二、空類，定義時會生成6個成員函數

 

        當空類Empty_one定義一個對象時Empty_one pt;sizeof(pt)還是爲1，但編譯器會生成6個成員函數：一個缺省的構造函數、一個拷貝構造函數、一個析構函數、一個賦值運算符、兩個取址運算符。

 

class Empty
{};

等價於：

 

 

class Empty
{
  public:
    Empty();                            //缺省構造函數
    Empty(const Empty &rhs);            //拷貝構造函數
    ~Empty();                           //析構函數
    Empty& operator=(const Empty &rhs); //賦值運算符
    Empty* operator&();                 //取址運算符
    const Empty* operator&() const;     //取址運算符(const版本)
};

使用時的調用狀況：

 

 

Empty *e = new Empty();    //缺省構造函數
delete e;                  //析構函數
Empty e1;                  //缺省構造函數
Empty e2(e1);              //拷貝構造函數
e2 = e1;                   //賦值運算符
Empty *pe1 = &e1;          //取址運算符(非const)
const Empty *pe2 = &e2;    //取址運算符(const)

 

C++編譯器對這些函數的實現：

 

inline Empty::Empty()                          //缺省構造函數
{
}
inline Empty::~Empty()                         //析構函數
{
}
inline Empty *Empty::operator&()               //取址運算符(非const)
{
  return this;
}
inline const Empty *Empty::operator&() const    //取址運算符(const)
{
  return this;
}
inline Empty::Empty(const Empty &rhs)           //拷貝構造函數
{
  //對類的非靜態數據成員進行以"成員爲單位"逐一拷貝構造
  //固定類型的對象拷貝構造是從源對象到目標對象的"逐位"拷貝
}

inline Empty& Empty::operator=(const Empty &rhs) //賦值運算符
{
  //對類的非靜態數據成員進行以"成員爲單位"逐一賦值
  //固定類型的對象賦值是從源對象到目標對象的"逐位"賦值。
}

         例如：m是類C中的一個類型爲T的非靜態成員變量，若C沒有聲明拷貝構造函數（賦值運算符）， m將會經過T的拷貝構造函數（賦值運算符）被拷貝構造(賦值)；該規則遞歸應用到m的數據成員，直到找到一個拷貝構造函數（賦值運算符）或固定類型（例如：int、double、指針等)爲止。

 

3、總結

（1）上述運行結果依賴於編譯器和64位、32位不一樣的系統。

（2）本博文只是總結一些C++特性，也有沒法理解的地方，不足之處還請指出，在此先感謝！