C++类的特种函数生成机制详解

C++类的特种函数生成机制

规则

参考Effective Morder C++上的说明：

• 默认构造函数：仅当类中不包含用户声明的构造函数时才生成。
• 析构函数：默认生成，当基类的析构函数为虚时，派生类的默认析构函数为虚函数。
• 拷贝构造函数：仅当类中不包含用户声明的拷贝构造函数时才生成。如果该类声明了移动操作，那么拷贝构造函数将被定义为删除的。
• 拷贝赋值运算符：仅当类中不包含用户声明的拷贝赋值运算符时才生成。如果该类声明了移动操作，那么拷贝赋值运算符将被定义为删除的。
• 移动构造函数和移动赋值运算符：仅当类中不包含用户声明的拷贝操作、移动操作和析构函数时才生成。

例子：A BUG

因为不熟悉析构函数的生成机制，导致了一个BUG。

首先，下面的代码没有问题，因为数据成员m_，所以Widget默认也是个只移型别；mm中也可以插入一个由只移型别构造的std::pair<int, Widget>，因为pair默认支持右值参数构造（可以由只移的Widget构造）和自身的移动构造函数（可以移动构造到unordered_map中）:

class Widget {
public:
    Widget() = default;
//    ~Widget() = default;
private:
    std::thread m_; // 只移型别
};
unordered_map<int, Widget> mm;
mm.insert({12, Widget()});

然后，我手贱加了一个默认的析构函数：

class Widget {
public:
    Widget() = default;
    ~Widget() = default;
private:
    std::thread m_; // 只移型别
};
unordered_map<int, Widget> mm;
mm.insert({12, Widget()}); // error!

报错信息极长，核心错误是：

error: no matching function for call to ‘std::unordered_map<int, Widget>::insert(<brace-enclosed initializer list>)'
   45 |     unordered_map<int, Widget> mm;

可以把std::pair的构造单独抽出来看到更清晰的报错信息：

// 代码如下：
make_pair(12, Widget());
// 报错如下：
In template: no matching constructor for initialization of '__pair_type' (aka 'pair<int, Widget>')

“显然”，是因为Widget的移动构造函数被隐式删除了（它既不能拷贝也不能移动了），所以无法由Widget参数构造一个std::pair。

解决方案就是不要定义析构函数，或者显式定义一个移动构造函数：

class Widget {
public:
    Widget() = default;
    Widget(Widget&&) = default;
    ~Widget() = default;
private:
    std::thread m_; // 只移型别
};
unordered_map<int, Widget> mm;
mm.insert({12, Widget()});

例子：std::mutex和std::thread

在我做试验的时候，一开始错把std::mutex记成了只移型别，定义了一个这样的类：

class Widget {
public:
    Widget() = default;
private:
    std::mutex m_;
};
unordered_map<int, Widget> mm;
mm.insert({12, Widget()}); // error!

甚至在我没有添加析构函数的时候Widget就不能拷贝和移动了。

看看源码：

class mutex : private __mutex_base
{
  public:
    /* ... */
    mutex() noexcept = default;
    ~mutex() = default;
    mutex(const mutex&) = delete;
    mutex& operator=(const mutex&) = delete;
	  /* ... */
}

显然，因为mutex自行定义了默认的析构函数而且把拷贝构造函数定义为删除的，那么它的移动构造函数也会被隐式删除，所以mutex既不能拷贝也不能移动。

和std::thread源码比较一下：

class thread
{
  public:
  thread() noexcept = default;
  thread(const thread&) = delete;
  thread(thread&& __t) noexcept
  { 
    swap(__t);
  }
  ~thread()
  {
    if (joinable())
      std::terminate();
  }
}

虽然std::thread定义了析构函数和删除的拷贝构造函数，但是它显式定义了移动构造函数，这使得它虽然不能拷贝但是可以移动。

题外话：为什么std::mutex不可移动？

大体来说就是std::mutex一般由多个线程调用，那么如果它的位置可以变化，那么怎么让所有线程都知道它的新位置在哪里呢？

详见stackoverflow： https://stackoverflow.com/questions/7557179/move-constructor-for-stdmutex

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注猪先飞的更多内容！