深度探索 C++ 對象模型：建構子、複製建構子與虛擬機制解析（下）

預設建構子的合成時機與條件

編譯器僅在必要時才會合成預設建構子。若類別未宣告任何建構子，但符合特定條件，編譯器會生成一個 nontrivial（非平凡）的預設建構子，負責初始化基類子物件與成員類別物件。其他非靜態資料成員（如 int、指標）則不會被初始化。

四種觸發合成的情況

1. 含有預設建構子的成員類別物件：若類別內含成員物件且該物件類別有預設建構子，編譯器會合成建構子，並按成員宣告順序呼叫各成員的預設建構子，置於使用者程式碼之前。
2. 繼承自帶有預設建構子的基類：派生類別若無建構子，但基類有預設建構子，編譯器同樣會合成。基類建構子調用順序優於成員物件。
3. 擁有虛擬函數的類別：為了初始化 vptr（虛擬函數表指標），編譯器必須合成預設建構子，將 vptr 設定為正確的虛擬表地址。
4. 擁有虛擬基類的類別：為了讓透過指標/參考存取虛擬基類成為可能，編譯器需在物件中插入指向虛擬基類的指標，並由合成建構子初始化。

複製建構子的合成與位元複製語意

複製建構子僅在類別不呈現「位元複製語意」時才會被合成。以下四種情況會導致非位元複製語意：

1. 成員物件類別宣告了複製建構子（明確或合成）。
2. 基類存在複製建構子。
3. 類別宣告虛擬函數（需正確複製 vptr，避免基類物件指向派生類虛擬表）。
4. 繼承鏈中含有虛擬基類（需正確設定虛擬基類指標/偏移量）。

合成的複製建構子會遞迴執行 memberwise initialization，並插入必要的基類/成員複製建構子呼叫。

編譯器優化：命名回傳值優化 (NRVO) 與複製建構子省略

編譯器會優化物件回傳與初始化：

• X xx0(1024); 單一建構子呼叫。
• X xx1 = X(1024); 與 X xx2 = (X)1024; 理論上涉及暫時物件建立、複製建構、解構，但優化後可直接建構於目標物件，省略複製動作。

缺點：無法安全依賴複製建構子的副作用（如計數器），因執行次數不確定。

成員初始化列表：必要性與效能

下列情況必須使用成員初始化列表：

1. 初始化 reference 成員。
2. 初始化 const 成員。
3. 呼叫帶參數的基類建構子。
4. 呼叫帶參數的成員類別建構子。

使用初始化列表可避免「預設建構 → 暫時物件 → 指派 → 解構」的額外開銷，大幅提升效能。初始化順序依據類別內成員宣告順序，而非列表書寫順序，需特別留意相互依賴的初始化表達式。

程式碼範例：編譯器擴張後的建構子

// 使用者定義
Snow_White::Snow_White() : sneezy(1024) { mumble = 2048; }

// 編譯器擴張後
Snow_White::Snow_White() : sneezy(1024) {
    dopey.Dopey::Dopey();   // 成員物件建構
    sneezy.Sneezy::Sneezy();
    bashful.Bashful::Bashful();
    mumble = 2048;          // 使用者程式碼
}