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詳解在C++中顯式默認設置的函數(shù)和已刪除的函數(shù)的方法

 更新時間:2016年01月19日 17:07:05   投稿:goldensun  
這篇文章主要介紹了在C++中顯式默認設置的函數(shù)和已刪除的函數(shù)的方法,文中講到了C++11標準中的新特性,需要的朋友可以參考下

在 C++11 中,默認函數(shù)和已刪除函數(shù)使你可以顯式控制是否自動生成特殊成員函數(shù)。已刪除的函數(shù)還可為您提供簡單語言,以防止所有類型的函數(shù)(特殊成員函數(shù)和普通成員函數(shù)以及非成員函數(shù))的參數(shù)中出現(xiàn)有問題的類型提升,這會導致意外的函數(shù)調用。
顯式默認設置的函數(shù)和已刪除函數(shù)的好處
在 C++ 中,如果某個類型未聲明它本身,則編譯器將自動為該類型生成默認構造函數(shù)、復制構造函數(shù)、復制賦值運算符和析構函數(shù)。這些函數(shù)稱為特殊成員函數(shù),它們使 C++ 中的簡單用戶定義類型的行為如同 C 中的結構。也就是說,可以創(chuàng)建、復制和銷毀它們而無需任何額外編碼工作。C++11 會將移動語義引入語言中,并將移動構造函數(shù)和移動賦值運算符添加到編譯器可自動生成的特殊成員函數(shù)的列表中。
這對于簡單類型非常方便,但是復雜類型通常自己定義一個或多個特殊成員函數(shù),這可以阻止自動生成其他特殊成員函數(shù)。實踐操作:

  • 如果顯式聲明了任何構造函數(shù),則不會自動生成默認構造函數(shù)。
  • 如果顯式聲明了虛擬析構函數(shù),則不會自動生成默認析構函數(shù)。
  • 如果顯式聲明了移動構造函數(shù)或移動賦值運算符,則:
  1. 不自動生成復制構造函數(shù)。
  2. 不自動生成復制賦值運算符。
  • 如果顯式聲明了復制構造函數(shù)、復制賦值運算符、移動構造函數(shù)、移動賦值運算符或析構函數(shù),則:
  1. 不自動生成移動構造函數(shù)。
  2. 不自動生成移動賦值運算符。

注意

此外,C++11 標準指定將以下附加規(guī)則:

  • 如果顯式聲明了復制構造函數(shù)或析構函數(shù),則棄用復制賦值運算符的自動生成。
  • 如果顯式聲明了復制賦值運算符或析構函數(shù),則棄用復制構造函數(shù)的自動生成。
  • 在這兩種情況下,Visual Studio 將繼續(xù)隱式自動生成所需的函數(shù)且不發(fā)出警告。

這些規(guī)則的結果也可能泄漏到對象層次結構中。例如,如果基類因某種原因無法擁有可從派生類調用的默認構造函數(shù) - 也就是說,一個不采用任何參數(shù)的 public 或 protected 構造函數(shù) - 那么從基類派生的類將無法自動生成它自己的默認構造函數(shù)。

這些規(guī)則可能會使本應直接的內容、用戶定義類型和常見 C++ 慣例的實現(xiàn)變得復雜 — 例如,通過以私有方式復制構造函數(shù)和復制賦值運算符,而不定義它們,使用戶定義類型不可復制。

struct noncopyable
{
 noncopyable() {};

private:
 noncopyable(const noncopyable&);
 noncopyable& operator=(const noncopyable&);
};

在 C++11 之前,此代碼段是不可復制的類型的慣例形式。但是,它具有幾個問題:
復制構造函數(shù)必須以私有方式進行聲明以隱藏它,但因為它進行了完全聲明,所以會阻止自動生成默認構造函數(shù)。如果你需要默認構造函數(shù),則必須顯式定義一個(即使它不執(zhí)行任何操作)。
即使顯式定義的默認構造函數(shù)不執(zhí)行任何操作,編譯器也會將它視為重要內容。其效率低于自動生成的默認構造函數(shù),并且會阻止 noncopyable 成為真正的 POD 類型。
盡管復制構造函數(shù)和復制賦值運算符在外部代碼中是隱藏的,但成員函數(shù)和 noncopyable 的友元仍可以看見并調用它們。如果它們進行了聲明但是未定義,則調用它們會導致鏈接器錯誤。
雖然這是廣為接受的慣例,但是除非你了解用于自動生成特殊成員函數(shù)的所有規(guī)則,否則意圖不明確。
在 C++11 中,不可復制的習語可通過更直接的方法實現(xiàn)。

struct noncopyable
{
 noncopyable() =default;
 noncopyable(const noncopyable&) =delete;
 noncopyable& operator=(const noncopyable&) =delete;
};

請注意如何解決與 C++11 之前的慣例有關的問題:
仍可通過聲明復制構造函數(shù)來阻止生成默認構造函數(shù),但可通過將其顯式設置為默認值進行恢復。
顯式設置的默認特殊成員函數(shù)仍被視為不重要的,因此性能不會下降,并且不會阻止 noncopyable 成為真正的 POD 類型。
復制構造函數(shù)和復制賦值運算符是公共的,但是已刪除。定義或調用已刪除函數(shù)是編譯時錯誤。
對于了解 =default 和 =delete 的人來說,意圖是非常清楚的。你不必了解用于自動生成特殊成員函數(shù)的規(guī)則。
對于創(chuàng)建不可移動、只能動態(tài)分配或無法動態(tài)分配的用戶定義類型,存在類似慣例。所有這些慣例都具有 C++11 之前的實現(xiàn),這些實現(xiàn)會遭受類似問題,并且可在 C++11 中通過按照默認和已刪除特殊成員函數(shù)實現(xiàn)它們,以類似方式進行解決。
顯式默認設置的函數(shù)
可以默認設置任何特殊成員函數(shù) — 以顯式聲明特殊成員函數(shù)使用默認實現(xiàn)、定義具有非公共訪問限定符的特殊成員函數(shù)或恢復其他情況下被阻止其自動生成的特殊成員函數(shù)。
可通過如此示例所示進行聲明來默認設置特殊成員函數(shù):

struct widget
{
 widget()=default;

 inline widget& operator=(const widget&);
};


inline widget& widget::operator=(const widget&) =default;

請注意,只要特殊成員函數(shù)可內聯(lián),便可以在類主體外部默認設置它。
由于普通特殊成員函數(shù)的性能優(yōu)勢,因此我們建議你在需要默認行為時首選自動生成的特殊成員函數(shù)而不是空函數(shù)體。你可以通過顯式默認設置特殊成員函數(shù),或通過不聲明它(也不聲明其他會阻止它自動生成的特殊成員函數(shù)),來實現(xiàn)此目的。
注意
Visual Studio 不支持默認的移動構造函數(shù)或移動賦值運算符作為 C++11 標準授權。有關詳細信息,請參閱 支持 C++11/14/17 功能(現(xiàn)代 C++)中的“默認函數(shù)和已刪除的函數(shù)”一節(jié)。
已刪除的函數(shù)
可以刪除特殊成員函數(shù)以及普通成員函數(shù)和非成員函數(shù),以阻止定義或調用它們。通過刪除特殊成員函數(shù),可以更簡潔地阻止編譯器生成不需要的特殊成員函數(shù)。必須在聲明函數(shù)時將其刪除;不能在這之后通過聲明一個函數(shù)然后不再使用的方式來將其刪除。

struct widget
{
 // deleted operator new prevents widget from being dynamically allocated.
 void* operator new(std::size_t) = delete;
};

刪除普通成員函數(shù)或非成員函數(shù)可阻止有問題的類型提升導致調用意外函數(shù)。這可發(fā)揮作用的原因是,已刪除的函數(shù)仍參與重載決策,并提供比提升類型之后可能調用的函數(shù)更好的匹配。函數(shù)調用將解析為更具體的但可刪除的函數(shù),并會導致編譯器錯誤。

// deleted overload prevents call through type promotion of float to double from succeeding.
void call_with_true_double_only(float) =delete;
void call_with_true_double_only(double param) { return; }

請注意,在前面的示例中,使用 call_with_true_double_only 參數(shù)調用 float 將導致編譯器錯誤,但使用 call_with_true_double_only 參數(shù)調用 int 不會導致編譯器錯誤;在 int 示例中,此參數(shù)將從 int 提升到 double,并成功調用函數(shù)的 double 版本,即使這可能并不是預期目的。若要確保使用非雙精度參數(shù)對此函數(shù)進行的任何調用均會導致編譯器錯誤,您可以聲明已刪除的函數(shù)的模板版本。

template < typename T >


void call_with_true_double_only(T) =delete; //prevent call through type promotion of any T to double from succeeding.

void call_with_true_double_only(double param) { return; } // also define for const double, double&, etc. as needed.

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