C++11 之 delete 和 default

1  特殊成員函數

  一個類，只有數據成員時

class DataOnly {
private:
    int  data_;
};

  C++98 編譯器會隱式的產生四個函數：缺省構造函數，析構函數，拷貝構造函數 和 拷貝賦值算子，它們稱為特殊成員函數 (special member function)

  在 C++11 中，除了上面四個外，特殊成員函數還有兩個：移動構造函數 和 移動賦值算子

class DataOnly {
public:
    DataOnly ()                  // default constructor
    ~DataOnly ()                 // destructor

    DataOnly (const DataOnly & rhs)         　 　  // copy constructor
    DataOnly & operator=(const DataOnly & rhs)    // copy assignment operator

    DataOnly (const DataOnly && rhs)         // C++11, move constructor
    DataOnly & operator=(DataOnly && rhs)    // C++11, move assignment operator
};

 

2  禁止編譯器合成函數

  作為開發方，如果不想讓用戶使用某個成員函數，不聲明即可；但對於特殊成員函數，則是另一種情況。例如，設計一個樹葉類：

class LeafOfTree{ ... };

  萊布尼茨說過，“世上沒有兩片完全相同的樹葉” (Es gibt keine zwei Blätter, die gleich bleiben)，因此，對於一片獨一無二的樹葉，下面的操作是錯誤的：

LeafOfTree  leaf1;
LeafOfTree  leaf2;
LeafOfTree  leaf3(leaf1);     // attempt to copy Leaf1 — should not compile!
Leaf1 = Leaf2;              // attempt to copy Leaf2 — should not compile!

  因此，此時需要避免使用 “拷貝構造函數” 和 “拷貝賦值算子”

2.1  私有+不實現

  C++98 中，可聲明這些特殊成員函數為私有型 (private)，且不實現該函數，具體如下：

class LeafOfTree{
private:
    LeafOfTree( const LeafOfTree& );    　　　　　　 // not defined
    LeafOfTree & operator=( const LeafOfTree& );    // not defined
};

  程序中如果調用了 LeafOfTree 類的拷貝構造函數 (或拷貝賦值操作符)，則在編譯時，會出現鏈接錯誤 (link-time error)

  為了將報錯提前到編譯時 (compile time)，可增加了一個基類 Uncopyable，並將拷貝構造函數和拷貝賦值算子聲明為私有型，具體可參見 <Effective C++_3rd> item 6

  在谷歌 C++ 編碼規范中，使用了一個宏定義來簡化，如下所示：

// A macro to disallow the copy constructor and operator= functions 
// This should be used in the priavte:declarations for a class
#define    DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(TypeName) \
    TypeName(const TypeName&);                \
    TypeName& operator=(const TypeName&)

2.2  delete 關鍵字

  C++11 中，可在想要 “禁止使用” 的特殊成員函數聲明后加 “= delete”，而需要保留的加 "= default" 或者不采取操作

class LeafOfTree{
public:
　　LeafOfTree() = default;
　　~LeafOfTree() = default;

　　LeafOfTree(const LeafOfTree&) = delete;　　// mark copy ctor or copy assignment operator as deleted functions
　　LeafOfTree & operator=(const LeafOfTree&) = delete; 
};

 

3  delete 的擴展

  C++11 中，delete 關鍵字可用於任何函數，不僅僅局限於類成員函數

3.1  函數重載

  在函數重載中，可用 delete 來濾掉一些函數的形參類型，如下：

bool IsLucky(int number);        // original function
bool IsLucky(char) = delete;     // reject chars
bool IsLucky(bool) = delete;     // reject bools
bool IsLucky(double) = delete;   // reject doubles and floats

  這樣在調用 IsLucky 函數時，如果參數類型不對，則會出現錯誤提示

if (IsLucky('a')) …     // error !    call to deleted function
if (IsLucky(true)) …    // error !
if (IsLucky(3.5)) …     // error !

3.2  模板特化

  在模板特例化中，也可以用 delete 來過濾一些特定的形參類型。

  例如，Widget 類中聲明了一個模板函數，當進行模板特化時，要求禁止參數為 void* 的函數調用。

  如果按照 C++98 的 “私有不實現“ 思路，應該是將特例化的函數聲明為私有型，如下所示：

class Widget {
public:
    template<typename T>
    void ProcessPointer(T* ptr) { … }
private:
    template<>             
    void ProcessPointer<void>(void*);    // error!
};

  問題是，模板特化應該被寫在命名空間域 (namespace scope)，而不是類域 (class scope)，因此，該方法會報錯。

  而在 C++11 中，因為有了 delete 關鍵字，則可以直接在類域外，將特例化的模板函數聲明為 delete， 如下所示：

class Widget {
public:
    template<typename T>
    void ProcessPointer(T* ptr) { … }
};

template<> 
void Widget::ProcessPointer<void>(void*) = delete; // still public, but deleted

  這樣，當程序代碼中，有調用 void* 作形參的 ProcessPointer 函數時，則編譯時就會報錯。

 

小結：

1)  Prefer deleted functions to private undefined ones

2)  Any function may be deleted, including non-member functions and template instantiations

 

參考資料：

  <C++ Primer_5th> chapter 13  Copy Control

  <Effective C++_3rd> item 5 , item 6

  <Effective Modern C++> item 11 , item 17