深入理解c++之struct构造函数

是否曾好奇struct定义的数据结构类型，当我拷贝构造时，或者赋值操作时会发生什么？倘若我结构中存在指针引用对象时，又能否正确处理？带着这些疑问，我们来对struct的构造函数进行研究，以解答以下几个疑问：

1) 何时编译器会自动为struct合成构造函数

2) 如何能保证携带指针引用对象的struct正确拷贝或拷贝构造

让我们先来看第一个问题，考虑如下代码。ServerConfig只有两个简单的成员，通过反汇编可见编译器合成了ServerConfig的构造函数，并调用其成员的构造函数。若我们移除addr成员，编译器则不会为ServerConfig合成构造函数。由此不难发现，当struct成员存在构造函数时，编译器会自动为其生成构造函数。

但是值得注意class的默认构造函数不是必须的，也就是说。默认构造函数是编译器所需要的，它用以保证程序的正确运行，如初始化虚表指针；并非为程序提供默认初始值之类。当class继承自含默认构造函数的父类时，具有默认构造函数的成员时，存在virtual function时，或者virtual继承时; 会触发编译器合成默认构造函数。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>class CString
{public:CString(){ m_str = strdup("");}CString(const char *str){ m_str = strdup(str);}~CString(){ delete m_str; m_str= NULL;}private:char *m_str;
};
typedef struct {int port;CString addr;
}ServerConfig;
int main(int argc, char *argv[])
{ServerConfig config1;return 0;
}

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main(int, char**):...0x000000000040065d <+16>:    lea    -0x20(%rbp),%rax                            # config1地址放入rax0x0000000000400661 <+20>:    mov    %rax,%rdi                                # 通过rdi传入this指针0x0000000000400664 <+23>:    callq  0x4006ce <ServerConfig::ServerConfig()> # 构造config10x0000000000400669 <+28>:    mov    $0x0,%ebx0x000000000040066e <+33>:    lea    -0x20(%rbp),%rax0x0000000000400672 <+37>:    mov    %rax,%rdi0x0000000000400675 <+40>:    callq  0x4006ec <ServerConfig::~ServerConfig()>...(gdb) disassemble ServerConfig::ServerConfig
Dump of assembler code for function ServerConfig::ServerConfig():...0x00000000004006d6 <+8>:     mov    %rdi,-0x8(%rbp)                          # 获取this指针0x00000000004006da <+12>:    mov    -0x8(%rbp),%rax                          # 0x00000000004006de <+16>:    add    $0x8,%rax                                # this + 0x08, 偏移掉port计算得到addr的地址0x00000000004006e2 <+20>:    mov    %rax,%rdi                                # 0x00000000004006e5 <+23>:    callq  0x400684 <CString::CString()>            # 调用CString构造函数...

但是上面的代码是危险的，只要我们对ServerConfig引用了拷贝构造或者赋值操作时，会引发double free。那这又是为什么呢？让我们考虑如下代码，编译后我们进行反汇编。不难发现ServerConfig并未合成拷贝构造函数，而是进行了按位拷贝。因此config2拷贝了config1内addr成员携带的指针值而非指针引用对象，引起重复释放。

int main(int argc, char *argv[])
{ServerConfig config1;ServerConfig config2 = config1;return 0;
}

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main(int, char**):...0x000000000040065d <+16>:    lea    -0x30(%rbp),%rax                         # 获取config1地址0x0000000000400661 <+20>:    mov    %rax,%rdi0x0000000000400664 <+23>:    callq  0x4006ea <ServerConfig::ServerConfig()>  # 构造config10x0000000000400669 <+28>:    mov    -0x30(%rbp),%rax                         0x000000000040066d <+32>:    mov    %rax,-0x20(%rbp)                         # 拷贝config1.port 到 config2.port0x0000000000400671 <+36>:    mov    -0x28(%rbp),%rax               0x0000000000400675 <+40>:    mov    %rax,-0x18(%rbp)                         # 拷贝config1.addr.m_str 到 config2.addr.m_str0x0000000000400679 <+44>:    mov    $0x0,%ebx0x000000000040067e <+49>:    lea    -0x20(%rbp),%rax                         0x0000000000400682 <+53>:    mov    %rax,%rdi 0x0000000000400685 <+56>:    callq  0x400708 <ServerConfig::~ServerConfig()> # 析构config20x000000000040068a <+61>:    lea    -0x30(%rbp),%rax0x000000000040068e <+65>:    mov    %rax,%rdi0x0000000000400691 <+68>:    callq  0x400708 <ServerConfig::~ServerConfig()> # 析构config1

我们现在开始回答第二个问题，如何能保证携带指针引用对象的struct正确拷贝或拷贝构造。那就是其含有指针引用之类的成员，都应正确声明拷贝构造函数和赋值操作函数。如本例中CString正确声明如下，这样编译器会正确为ServerConfig合成拷贝构造函数和赋值操作函数。

class CString
{public:CString(){ m_str = strdup("");}CString(const char *str){ m_str = strdup(str);}CString(const CString &cstr){  m_str = strdup(cstr.m_str);}CString &operator =(const CString &cstr){delete m_str; m_str = strdup(cstr.m_str);return *this;}~CString(){ delete m_str; m_str= NULL;}private:char *m_str;
};

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main(int, char**):...0x0000000000400677 <+42>:    callq  0x4007a6 <ServerConfig::ServerConfig(ServerConfig const&)>0x000000000040067c <+47>:    lea    -0x20(%rbp),%rdx0x0000000000400680 <+51>:    lea    -0x30(%rbp),%rax0x0000000000400684 <+55>:    mov    %rdx,%rsi0x0000000000400687 <+58>:    mov    %rax,%rdi0x000000000040068a <+61>:    callq  0x4007e0 <ServerConfig::operator=(ServerConfig const&)>...

当我们明确不允许拷贝的时候，一定要禁止拷贝构造和赋值操作函数。可以继承如下禁止拷贝基类即可。

class IUncopyable
{public:~IUncopyable(){};private:IUncopyable(IUncopyable &);IUncopyable & operator=(const IUncopyable&);
};

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