Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

15.7. Конструкторы и функции управления копированием

Подобно любому другому классу, класс в иерархии наследования контролирует происходящее при создании, копировании, перемещении, присвоении или удалении объектов его типа. Как и у любого другого класса, если класс (базовый или производный) сам не определяет одну из функций управления копированием, ее синтезирует компилятор. Кроме того, как обычно, синтезируемая версия любой из этих функций-членов может быть удаленной функцией.

15.7.1. Виртуальные деструкторы

Основное воздействие, которое наследование оказывает на управление копированием для базового класса, заключается в том, что базовый класс обычно должен определять виртуальный деструктор (см. раздел 15.2.1). Деструктор должен быть виртуальной функцией, чтобы обеспечить объектам в иерархии наследования возможность динамического создания.

Помните, что деструктор выполняется при удалении указателя на динамически созданный объект (см. раздел 13.1.3). Если это указатель на тип в иерархии наследования, вполне возможно, что статический тип указателя может отличаться от динамического типа удаляемого объекта (см. раздел 15.2.2). Например, при удалении указателя типа Quote* может оказаться, что он указывал на объект класса Bulk_quote. Если он указывает на объект типа Bulk_quote, компилятор должен знать, что следует выполнить деструктор именно класса Bulk_quote. Подобно любой другой функции, чтобы был выполнен надлежащий деструктор, в базовом классе его следует определить как виртуальную функцию:

class Quote {

public:

 // виртуальный деструктор необходим при удалении указателя на

 // базовый тип, указывающего на объект производного

 virtual ~Quote() = default; // динамическое связывание для

                             // деструктора

};

Подобно любой другой виртуальной функции, виртуальный характер деструктора наследуется. Таким образом, у классов, производных от класса Quote, окажутся виртуальные деструкторы, будь то синтезируемый деструктор или собственный. Пока деструктор базового класса остается виртуальной функцией, при удалении указателя на базовый класс будет выполнен соответствующий деструктор:

Quote *itemP = new Quote; // статический и динамический типы совпадают

delete itemP;             // вызов деструктора для Quote

itemP = new Bulk_quote;   // статический и динамический типы разные

delete itemP;             // вызов деструктора для Bulk_quote

Выполнение оператора delete для указателя на базовый класс, который указывает на объект производного класса, приведет к непредсказуемым последствиям, если деструктор базового класса не будет виртуальным.

Деструкторы базовых классов — важное исключение из эмпирических правил, согласно которым, если класс нуждается в деструкторе, то он также нуждается в функциях копирования и присвоения (см. раздел 13.6). Базовый класс почти всегда нуждается в деструкторе, поэтому он может сделать деструктор виртуальным. Если базовый класс обладает пустым деструктором, только чтобы сделать его виртуальным, то наличие у класса деструктора вовсе не означает, что также необходим оператор присвоения или конструктор копий.

Виртуальный деструктор отменяет синтез функций перемещения

Тот факт, что базовый класс нуждается в виртуальном деструкторе, имеет важное косвенное последствие для определения базовых и производных классов: если класс определит деструктор (даже с использованием синтаксиса = default, чтобы использовать синтезируемую версию), то компилятор не будет синтезировать функцию перемещения для этого класса (см. раздел 13.6.2).

Упражнения раздела 15.7.1

Упражнение 15.24. Какие виды классов нуждаются в виртуальном деструкторе? Какие задачи должен выполнять виртуальный деструктор?

15.7.2. Синтезируемые функции управления копированием и наследование

Синтезируемые функции-члены управления копированием в базовом или производном классе выполняются, как любой другой синтезируемый конструктор, оператор присвоения или деструктор: они почленно инициализируют, присваивают или удаляют члены самого класса. Кроме того, эти синтезируемые члены инициализируют, присваивают или удаляют прямую базовую часть объекта при помощи соответствующей функции базового класса. Соответствующие примеры приведены ниже.

• Синтезируемый стандартный конструктор класса Bulk_quote запускает стандартный конструктор класса Disc_quote, который в свою очередь запускает стандартный конструктор класса Quote.

• Стандартный конструктор класса Quote инициализирует по умолчанию переменную-член bookNo пустой строкой и использует внутриклассовый инициализатор для инициализации переменной-члена price нулем.

• Когда конструктор класса Quote завершает работу, конструктор класса Disc_quote продолжает ее, используя внутриклассовые инициализаторы для инициализации переменных qty и discount. 

• Когда завершает работу конструктор класса Disc_quote, конструктор класса Bulk_quote продолжает ее, но не выполняет никаких других действий.

Точно так же синтезируемый конструктор копий класса Bulk_quote использует (синтезируемый) конструктор копий класса Disc_quote, который использует (синтезируемый) конструктор копий класса Quote. Конструктор копий класса Quote копирует переменные-члены bookNo и price; а конструктор копий класса Disc_quote копирует переменные-члены qty и discount.

Следует заметить, что не имеет значения, синтезируется ли функция-член базового класса (как в случае иерархии Quote) или имеет предоставленное пользователем определение. Важно лишь то, что соответствующая функция-член доступна (см. раздел 15.5) и что она не удаленная.

Каждый из классов иерархии Quote использует синтезируемый деструктор. Производные классы делают это неявно, тогда как класс Quote делает это явно, определяя свой (виртуальный) деструктор как = default. Синтезируемый деструктор (как обычно) пуст, и его неявная часть удаляет члены класса (см. раздел 13.1.3). В дополнение к удалению собственных членов фаза удаления деструктора в производном классе удаляет также свою прямую базовую часть. Этот деструктор в свою очередь вызывает деструктор своего прямого базового класса, если он есть. И так далее до корневого класса иерархии.

Как уже упоминалось, у класса Quote нет синтезируемых функций перемещения, поскольку он определяет деструктор. При каждом перемещении объекта Quote (см. раздел 13.6.2) будут использоваться (синтезируемые) функции копирования. Как будет продемонстрировано ниже, тот факт, что у класса Quote нет функций перемещения, означает, что его производные классы также не будут их иметь.

Базовые классы и удаленные функции управления копированием в производном классе

Синтезируемый стандартный конструктор или любая из функций-членов управления копированием базового либо производного класса может быть определена как удаленная по тем же причинам, что и в любом другом классе (см. раздел 13.1.6 и раздел 13.6.2). Кроме того, способ определения базового класса может вынудить член производного класса стать удаленным.

• Если стандартный конструктор, конструктор копий, оператор присвоения копии или деструктор в базовом классе удалены или недоступны (раздел 15.5), то соответствующая функция-член в производном классе определяется как удаленная, поскольку компилятор не может использовать функцию-член базового класса для создания, присвоения или удаления части объекта базового класса.

• Если у базового класса недоступен или удален деструктор, то синтезируемые стандартный конструктор и конструктор копий в производных классах определяются как удаленные, поскольку нет никакого способа удалить базовую часть производного объекта.

• Как обычно, компилятор не будет синтезировать удаленную функцию перемещения. Если использовать синтаксис = default для создания функции перемещения, то это будет удаленная функция в производном классе, если соответствующая функция в базовом классе будет удалена или недоступна, поскольку часть базового класса не может быть перемещена. Конструктор перемещения также будет удален, если деструктор базового класса окажется удален или недоступен.

Для примера рассмотрим базовый класс В:

class B {

public: