构造函数语义学——Copy Constructor 篇
本文主要介绍《深度探索 C++对象模型》之《构造函数语义学》中的 Copy Constructor
构造函数的调用时机
首先需要明确，构造函数何时会被调用呢？cppreference 中已经有了足够详细地说明：
凡在对象从同类型的另一对象（以直接初始化或复制初始化）初始化时，调用复制构造函数（除非重载决议选择了更好的匹配或其调用被消除），情况包括：
初始化：T a = b; 或 T a(b);，其中 b 类型为 T；
函数实参传递：f(a);，其中 a 类型为 T 而 f 为 Ret f(T t)；
函数返回：在如 T f() 这样的函数内部的 return a;，其中 a 类型为 T，它没有移动构造函数。
编译器合成 copy constructor 的条件
在之前《构造函数语义学——Default Constructor 篇》一文中，我们分析了编译器产生 default constructor 的条件，以及编译器所产生的 default constructor 的类型（trivial & non-trivial）；对于构造函数来说，其原理也是大致类似的，只是具体的细节条件不同，此文中就不再给出具体的证明，读过前一篇博文的读者也应该能够自己分析，此文只给出具体的条件
编译器隐式声明&定义 copy constructor 的条件
隐式声明的复制构造函数
若不对类类型（struct、class 或 union）提供任何用户定义的复制构造函数，则编译器始终会声明一个复制构造函数，作为其类的非 explicit 的 inline public 成员。
与 default constructor 类似，只要没有任何 user_declared 的 copy constructor，那么编译器就会为我们自动声明一个 copy constructor（这一点与《深度探索 C++对象模型》中所述不同）
隐式定义的复制构造函数
若隐式声明的复制构造函数未被弃置，则当其被 ODR 式使用时，它为编译器所定义（即生成并编译函数体）。对于 union 类型，隐式定义的复制构造函数（如同以 std::memmove）复制其对象表示。对于非联合类类型（class 与 struct），该构造函数用直接初始化，按照初始化顺序，对对象的各基类和非静态成员进行完整的逐成员复制。
trivial copy constructor 的条件
编译器自动合成的 copy constructor 也是分为 trivial 和 non-trivial 的
对于 trivial copy constructor 的条件，cppreference 中也给出了详细的说明：
当下列各项全部为真时，类 T 的复制构造函数为平凡的：
它不是用户提供的（即它是隐式定义或预置的），且若它被预置，则其签名与隐式定义的相同；
T 没有虚成员函数；
T 没有虚基类；
为 T 的每个直接基类选择的复制构造函数都是平凡的；
为 T 的每个类类型（或类类型数组）的非静态成员选择的复制构造函数都是平凡的；
而在《深度探索 C++对象模型》中有一句话“决定一个copy constructor是否为trivial的标准在于class是否展现出所谓的bitwise copy semantics”；即如果一个 class 展现出了 bitwise copy semantics，那么编译器为其合成的 copy constructor 就是 trivial 的
换言之，如果不满足 bitwise copy semantics，那么编译器合成的 copy constructor 就是 non-trivial 的。何时一个 class 不表现出 bitwise copy semantics 呢？书中给了四个条件（略有修改）：
- 当 class 内含一个 member object，而后者的 class 中的有一个 copy constructor（而后者 class 的 copy constructor 必须是 non-trivial 的）
- 当 class 继承自一个 base class，而这个 base class 存在一个 copy constructor（该 base class 的 copy constructor 必须是 non-trivial 的）
- class 声明了 virtual function
- class 派生自一个继承链，而该继承链中存在一个或多个 virtual base class
其实这个四个条件相当于 cppreference 中提到的成为 trivial copy constructor 的相反条件
编译器合成的 copy constructor 的行为
trivial copy constructor 的行为
关于 trivial copy constructor 的行为,cppreference 也有提到：
非联合类的平凡复制构造函数，效果为复制实参的每个标量子对象（递归地包含子对象的子对象，以此类推），且不进行其他动作。不过不需要复制填充字节，甚至只要其值相同，每个复制的子对象的对象表示也不必相同。
这句话的意思是说，如果编译器合成的出来 copy constructor 是 trivial 的，它展现出这种行为：逐个字节的拷贝所有内容
举个例子：
class A {
private:
int _a;
};
int main() {
A a;
A aa = a;
return 0;
}
其中 A aa = a;这一句，会调用编译器产生的 trivial copy constructor，该 trivial copy constructor 会一个字节一个字节的把 a 中的成员变量的值拷贝到 aa 对应的成员变量中去
这似乎看起来挺好的呀，也正是我们所需要的结果，但是，如果 class A 中的成员变量是一根指针，那么问题就大了：
#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:
int *p;
};
int main() {
A a;
int val = 1;
a.p = &val;
A aa = a;
cout << a.p << endl;
cout << aa.p << endl;
*(aa.p) = 2;
cout << *(a.p) << endl;
cout << *(aa.p) << endl;
}
// 上述程序的输出为
0x7ffc5d760414
0x7ffc5d760414
2
2
也就是说，在编译器自动为我们合成的 trivial copy constructor 的行为中，复制了 a 的指针给了 aa（浅拷贝），也就是说 a 和 aa 中的指针 p 指向了相同的地址！！！
在这种含有指针的情况下，编译器产生的 trivial copy constructor 的行为便不是我们所希望的，我们必须手动显示的定义一个符合我们需求的 copy constructor 来完成对指针的拷贝
non-trivial copy constructor 的行为
cppreference 中已经说了：
对于非联合类类型（class 与 struct），该构造函数用直接初始化，按照初始化顺序，对对象的各基类和非静态成员进行完整的逐成员复制。
non-trivial copy constructor 一个很重要的行为是：确保 vptr 的准确设定。(因为只要包含虚机制，那么编译器自动合成的 copy constructor 就不可能是 trivial 的）
上面一点，书中已经说的足够清楚，此文不再赘述
总结
- copy constructor 在特定条件下，编译器也会为我们自动合成
- 编译器合成的 copy constructor 也是分为 trivial 和 non-trivial 的
- 要时刻牢记 trivial copy constructor 的条件与行为
- 当成员变量涉及指针时，最好的做法就是显式提供自定义的 copy constructor 来满足需求