C++在单继承、多继承、虚继承时，构造函数、复制构造函数、赋值操作符、析构函数的执行顺序和执行内容

一、本文目的与说明

    1. 本文目的：理清在各种继承时，构造函数、复制构造函数、赋值操作符、析构函数的执行顺序和执行内容。

    2. 说明：虽然复制构造函数属于构造函数的一种，有共同的地方，但是也具有一定的特殊性，所以在总结它的性质时将它单独列出来了。

    3. 单继承、多继承、虚继承，既然都属于继承，那么虽然有一定的区别，但还是相同点比较多。如果放在一块讲，但为了将内容制作成递进的，就分开了，对相同点进行重复，（大量的复制粘贴哈），但在不同点进行了标注。 
        注意：三块内容是逐步递进的 
                     如果你懂虚函数，那么单继承和多继承那块你就可以不看； 
                     如果你懂多继承，那单继承你就不要看了，至于虚继承就等你懂虚继承再回来看吧； 
                     如果你只懂单继承，那你就只看单继承就好。

二、基本知识

    1. 对于一个空类，例如；

 class EmptyClass{};

        虽然你没有声明任何函数，但是编译器会自动为你提供上面这四个方法。

 class EmptyClass {
 public:
     EmptyClass();                        //  默认构造函数
     EmptyClass(const EmptyClass &rhs);    //  复制构造函数
     ~EmptyClass();                       // 析构函数
     EmptyClass& operator=(const EmptyClass &rhs);    //  赋值运算符
 }

        对于这四个方法的任何一个，你的类如果没有声明，那么编译器就会自动为你对应的提供一个默认的。（在《C++ primer》中，这个编译器自动提供的版本叫做“合成的***”，例如合成的复制构造函数）当然如果你显式声明了，编译器就不会再提供相应的方法。

    2. 合成的默认构造函数执行内容：如果有父类，就先调用父类的默认构造函数。

    2. 合成的复制构造函数执行内容：使用参数中的对象，构造出一个新的对象。

    3. 合成的赋值操作符执行内容：使用参数中的对象，使用参数对象的非static成员 依次对 目标对象的成员赋值。注意：在赋值操作符执行之前，目标对象已经存在。

    4. 在继承体系中，要将基类（或称为父类）的析构函数，声明为virtual方法（即虚函数）。

    5. 子类中包含父类的成员。即子类有两个部分组成，父类部分和子类自己定义的部分。

    6. 如果在子类中显式调用父类的构造函数，只能在构造函数的初始化列表中调用，并且只能调用其直接父类的。

    7. 在多重继承时，按照基类继承列表中声明的顺序初始化父类。

    8. 在虚继承中，虚基类的初始化 早于 非虚基类，并且子类来初始化虚基类（注意：虚基类不一定是子类的直接父类）。

 

三、单继承

核心：在构造子类之前一定要执行父类的一个构造函数。

1.构造函数（不包括复制构造函数）。

        顺序：①直接父类；②自己  
            注意：若直接父类还有父类，那么“直接父类的父类”会在“直接父类” 之前 构造。 可以理解为这是一个递归的过程，知道出现一个没有父类的类才停止。

    2.1 如果没有显式定义构造函数，则“合成的默认构造函数”会自动调用直接父类的“默认构造函数”，然后调用编译器为自己自动生成的“合成的默认构造函数”。 
    2.2 如果显式定义了自己的构造函数 
        2.2.1 如果没有显式调用直接父类的任意一个构造函数，那么和“合成的默认构造函数”一样，会先自动调用直接父类的 默认构造函数，然后调用自己的构造函数。  
        2.2.2 如果显式调用了直接父类的任意一个构造函数，那么会先调用直接父类相应的构造函数，然后调用自己的构造函数。

2. 复制构造函数

           顺序：①直接父类；②自己 
               注意：和构造函数一样，若直接父类还有父类，那么“直接父类的父类”会在“直接父类” 之前 构造。 可以理解为这是一个递归的过程，知道出现一个没有父类的类才停止。

    2.1 如果 没有显式定义复制构造函数，则“合成的复制构造函数”会自动调用直接父类的“复制构造函数”，然后调用编译器为自己自动生成的“合成的复制构造函数”（注意：不是默认构造函数）  
    2.2 如果显式定义了自己的复制构造函数 （和构造函数类似） 
        2.2.1 如果没有显式调用父类的任意一个构造函数，那么会先调用直接父类的 默认构造函数（注意：不是 复制构造函数）。 
        2.2.2 如果显式调用了直接父类的任意一个构造函数，那么会先调用直接父类相应的构造函数。

3.赋值操作符重载

    3.1 如果没有显式定义，会自动调用直接父类的赋值操作符。（注意：不是 默认构造函数）   
    3.2 如果显式定义了，就只执行自己定义的版本，不再自动调用直接父类的赋值操作符，只执行自己的赋值操作符。 
            注意：如有需要对父类子部分进行赋值，应该在自己编写的代码中，显式调用父类的赋值操作符。 
4. 析构函数  
    与构造函数 顺序相反。

四、多继承

和单继承的差别就是：需要考虑到多个直接父类。其它的都相同

1.构造函数（不包括复制构造函数）。

               顺序：①所有直接父类；（按照基类继承列表中声明的顺序）②自己  
            注意：若直接父类还有父类，那么“直接父类的父类”会在“直接父类” 之前 构造。 可以理解为这是一个递归的过程，知道出现一个没有父类的类才停止。

    2.1 如果 没有 显式定义构造函数，则“合成的默认构造函数”会自动依次调用所有直接父类的“默认构造函数”，然后调用编译器为自己自动生成的“合成的默认构造函数”。 
    2.2 如果显式定义了自己的构造函数 
        2.2.1 如果没有显式调用父类的任意一个构造函数，那么和“合成的默认构造函数”一样，会自动依次调用所有直接父类的 默认构造函数，然后调用自己的构造函数。 
        2.2.2 如果显式调用了父类的任意一个构造函数，那么按照基类列表的顺序，对于每一个父类依次判断：若显式调用了构造函数，那么会调用该父类相应的构造函数；如果没有显式调用，就调用默认构造函数。最后调用自己的构造函数。

2. 复制构造函数

               顺序：①所有直接父类；（按照基类继承列表中声明的顺序）②自己  
            注意：和构造函数一样，若直接父类还有父类，那么“直接父类的父类”会在“直接父类” 之前 构造。 可以理解为这是一个递归的过程，知道出现一个没有父类的类才停止。

    2.1 如果 没有显式定义复制构造函数，则“合成的复制构造函数”会自动依次调用所有直接父类的“复制构造函数”，然后调用编译器为自己自动生成的“合成的复制构造函数”（注意：不是默认构造函数） 
    2.2 如果显式定义了自己的复制构造函数 （和构造函数类似） 
        2.2.1 如果没有显式调用父类的任意一个构造函数，那么会先自动依次调用直接父类的 默认构造函数（注意：不是 复制构造函数）。 
        2.2.2 如果显式调用了直接父类的任意一个构造函数，那么按照基类列表的顺序，对于每一个父类依次判断：若显式调用了构造函数，那么会调用该父类相应的构造函数；如果没有显式调用，就调用默认构造函数。最后调用自己的复制构造函数。

3.赋值操作符重载

    3.1 如果没有显式定义，会自动依次调用直接父类的赋值操作符。（注意：不是 默认构造函数） 
    3.2 如果显式定义了，就只执行自己定义的版本，不再自动调用直接父类的赋值操作符，只执行自己的赋值操作符。  
            注意：如有需要对父类子部分进行赋值，应该在自己编写的代码中，显式调用所有直接父类的赋值操作符。 
4. 析构函数  
    与 构造函数 顺序相反。

五、虚继承

和多继承的差别就是：要考虑到虚基类，其它的都相同。（虚基类的初始化要早于非虚基类，并且只能由子类对其进行初始化）

1.构造函数（不包括复制构造函数）。

                                顺序：①所有虚基类（按照基类继承列表中声明的顺序进行查找）；②所有直接父类；（按照基类继承列表中声明的顺序）③自己  
            注意：若虚基类或者直接父类还有父类，那么“直接父类的父类”会在“直接父类” 之前 构造，“虚基类的父类”也会在“虚基类”之前构造。 可以理解为这是一个递归的过程，知道出现一个没有父类的类才停止。

    2.1 如果 没有 显式定义构造函数，则“合成的默认构造函数”会先依次调用所有虚基类的默认构造函数，然后再自动依次调用所有直接父类的“默认构造函数”，最后调用编译器为自己自动生成的“合成的默认构造函数”。 
    2.2 如果显式定义了自己的构造函数         2.2.1 如果没有显式调用父类的任意一个构造函数，那么和“合成的默认构造函数”一样，会先依次调用所有虚基类的默认构造函数，然后再自动依次调用所有直接父类的 默认构造函数，最后调用自己的构造函数。 
        2.2.2 如果显式调用了父类的任意一个构造函数，那么按照基类列表的顺序，先初始化所有虚基类，再初始化所有直接父类。对于每一个父类依次判断：若显式调用了构造函数，那么会调用该父类相应的构造函数；如果没有显式调用，就调用默认构造函数。最后调用自己的构造函数。

2. 复制构造函数

                               顺序：①所有虚基类（按照基类继承列表中声明的顺序进行查找）；②所有直接父类；（按照基类继承列表中声明的顺序）③自己  
            注意：和构造函数一样，若虚基类或者直接父类还有父类，那么“直接父类的父类”会在“直接父类” 之前 构造，“虚基类的父类”也会在“虚基类”之前构造。 可以理解为这是一个递归的过程，知道出现一个没有父类的类才停止。

    2.1 如果 没有显式定义复制构造函数，则“合成的复制构造函数”会自动依次调用所有直接父类的“复制构造函数”，然后调用编译器为自己自动生成的“合成的复制构造函数”（注意：不是默认构造函数） 
    2.2 如果显式定义了自己的复制构造函数 （和构造函数类似） 
        2.2.1 如果没有显式调用父类的任意一个构造函数，那么会先依次调用所有虚基类的默认构造函数，然后再依次调用所有直接父类的 默认构造函数（注意：不是 复制构造函数）。 
        2.2.2 如果显式调用了直接父类的任意一个构造函数，那么按照基类列表的顺序，先初始化所有虚基类，再初始化所有直接父类。对于每一个父类依次判断：若显式调用了构造函数，那么会调用该父类相应的构造函数；如果没有显式调用，就调用默认构造函数。

3.赋值操作符重载

    3.1 如果没有显式定义，会自动依次调用所有虚基类和所有直接父类的赋值操作符。（注意：不是 默认构造函数） 
             3.2 如果显式定义了，就只执行自己定义的版本，不再自动调用直接父类的赋值操作符，只执行自己的赋值操作符。  
            注意：如有需要对父类子部分进行赋值，应该在自己编写的代码中，显式调用所有虚基类和所有直接父类的赋值操作符。 
4. 析构函数  
    与 构造函数 顺序相反。

六、总结：

1. 整体顺序：虚基类  -->  直接父类  -->自己

2. 在任何显式定义的构造函数中，如果没有显式调用父类的构造函数，那么就会调用父类的默认构造函数。

3. 合成的复制构造函数、合成的赋值操作符，（当没有显式定义时，编译器自动提供），会自动调用的是虚基类和直接父类的复制构造函数和赋值操作符，而不是默认构造函数；

4. 自己显式定义的复制构造函数，除非在初始化列表中显示调用，否则只会调用虚基类和父类的默认构造函数。

5. 自己显式定义的赋值操作符，除非显式调用，否则只执行自己的代码。

6. 析构函数的执行顺序与 构造函数 相反。

七、例子程序

话说只有自己写一个程序，然后研究运行结果，才会掌握的更好。所以下面就是个例子程序了。可以根据需要，注释掉某个类的相应函数，观察结果。

1. 该例子的继承层次图为：（M和N是虚基类）

2. 代码如下

 #include <iostream>
 using namespace std;

 class A {
 public:
     A() {
         cout<<"int A::A()"<<endl;
     }
     A(A &a) {
         cout<<"int A::A(A &a)"<<endl;
     }
     A& operator=(A& a) {
         cout<<"int A::operator=(A &a)"<<endl;
         return a;
     }
     virtual ~A() {
         cout<<"int A::~A()"<<endl;
     }
 };

 class M :public A {
 public:
     M() {
         cout<<"int M::M()"<<endl;
     }
     M(M &a) {
         cout<<"int M::M(M &a)"<<endl;
     }
     M& operator=(M& m) {
         cout<<"int M::operator=(M &a)"<<endl;
         return m;
     }
     virtual ~M() {
         cout<<"int M::~M()"<<endl;
     }
 };

 class B:virtual public M {
 public:
     B() {
         cout<<"int B::B()"<<endl;
     }
     B(B &a) {
         cout<<"int B::B(B &a)"<<endl;
     }
     B& operator=(B& b) {
         cout<<"int B::operator=(B &a)"<<endl;
         return b;
     }
     virtual ~B() {
         cout<<"int B::~B()"<<endl;
     }

 };

 class N :public A {
 public:
     N() {
         cout<<"int N::N()"<<endl;
     }
     N(N &a) {
         cout<<"int N::N(N &a)"<<endl;
     }
     N& operator=(N& n) {
         cout<<"int N::operator=(N &a)"<<endl;
         return n;
     }
     virtual ~N() {
         cout<<"int N::~N()"<<endl;
     }
 };
 class C:virtual public N {
 public:
     C() {
         cout<<"int C::C()"<<endl;
     }
     C(C &a) {
         cout<<"int C::C(C &a)"<<endl;
     }
     C& operator=(C& c) {
         cout<<"int C::operator=(C &a)"<<endl;
         return c;
     }
     virtual ~C() {
         cout<<"int C::~C()"<<endl;
     }
 };
 class E:virtual public M{
 public:
     E() {
         cout<<"int E::E()"<<endl;
     }
     E(E &a) {
         cout<<"int E::E(E &a)"<<endl;
     }
     E& operator=(E& e) {
         cout<<"int E::operator=(E &a)"<<endl;
         return e;
     }
     virtual ~E() {
         cout<<"int E::~E()"<<endl;
     }
 };
 class D:public B, public C, public E {
 public:
     D() {
         cout<<"int D::D()"<<endl;
     }
     D(D &a) {
         cout<<"int D::D(D &a)"<<endl;
     }
     D& operator=(D& d) {
         cout<<"int D::operator=(D &a)"<<endl;
         return d;
     }
     virtual ~D() {
         cout<<"int D::~D()"<<endl;
     }
 };


 int main(int argc, char **argv) {
     cout<<"-------构造函数-------"<<endl;
     D d;
     cout<<"-------复制构造函数-------"<<endl;
     D d1(d);
     cout<<"-------赋值操作符-------"<<endl;
     d = d1;
     cout<<"-------析构函数-------"<<endl;


     return 0;
 }

3. 运行结果与分析

       分析：M和N是虚基类，但是A不是虚基类。B和E共享一个M，但是M和N都会含有类A的部分，因为A不是虚基类，所以M和N不共享A。下面的注释部分为添加的分析。

 -------构造函数-------
 int A::A()
 int M::M()//构造虚基类M时，要先构造其父类A
 int A::A()
 int N::N()//和M一样，构造虚基类N时，也要先构造其父类A
 int B::B()//构造完虚基类，开始构造直接父类，按照声明顺序为B、C、E
 int C::C()
 int E::E()
 int D::D()//最后构造自己
 -------复制构造函数-------
 int A::A()
 int M::M()
 int A::A()
 int N::N()
 int B::B()
 int C::C()
 int E::E()
 int D::D(D &a)//因为D中定义了复制构造函数，并且没有显式调用父类的构造函数，所以所有的“虚基类”和“直接父类”都调用默认构造函数
 -------赋值操作符-------
 int D::operator=(D &a) //因为显式调用了赋值操作符，那么就只调用自己的代码，不会隐式调用其它的函数
 -------析构函数-------
 int D::~D()
 int E::~E()
 int C::~C()
 int B::~B()
 int N::~N()
 int A::~A()
 int M::~M()
 int A::~A()//因为main函数中定义了两个D对象，所以main函数结束时要进行析构两个D对象。析构的顺序与 构造函数相反。
 int D::~D()
 int E::~E()
 int C::~C()
 int B::~B()
 int N::~N()
 int A::~A()
 int M::~M()
 int A::~A()

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