一、首先要分清楚這兩者之間的關(guān)系:兩個概念屬于不同“集合”(但有部分交集)。
1. Default Memberwise Initialization是與user defined Initialization相對應(yīng)的。是從編譯器(計算機(jī))與程序員(用戶)的角度出發(fā);
2. bitwise copy 是與memberwise copy相對應(yīng)的。是兩種不同的拷貝方式,編譯器通常為了效率會選擇bitwise方式拷貝(尤其針對于POD(=Plain Old Data)類型)。
那么為什么這兩個概念經(jīng)常會混淆呢?主要原因是二者有部分交集——在類的對象初始化或者賦值(operator=)時,兩個概念會同時出現(xiàn)。
從對象整體角度出發(fā),默認(rèn)的對象賦值操作和初始化操作(default assignment and initialization ),編譯器會選擇memberwise方式(這里不是指memberwise copy,更確切的說應(yīng)該是:individually assignment or initialization)操作,即對構(gòu)成對象中的每一個成員數(shù)據(jù)分別進(jìn)行賦值或者初始化。從對象的數(shù)據(jù)成員角度出發(fā),具體到對象的每一個數(shù)據(jù)成員的操作,編譯器通常采用(可以認(rèn)為就是)bitwise copy操作,就像memcpy或者memset函數(shù)一樣,原樣將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)按位復(fù)制一份。
具體操作參見維基百科的例圖:

左圖表示A和B兩個對象 中圖表示bitwise拷貝方式 右圖表示memberwise拷貝方式
具體的bitwise copy和memberwise copy如下:(左圖為bitwise copy,右圖為memberwise copy)


二、接下來看一下默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)(Default Constructor——由編譯器來完成)
這就引出了一個問題:什么情況下需要實現(xiàn)默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)呢?
自然是編譯器需要它的時候(切記不是程序員需要的時候),通常以下四種情況,需要編譯器來實現(xiàn)默認(rèn)的構(gòu)造成員函數(shù)(default constructor):
1) 類中含有成員類對象,并且此類對象含有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù);
這種情況下,如果沒有顯示的定義構(gòu)造函數(shù),那么需要一次構(gòu)造類中定義的所有成員,當(dāng)構(gòu)造成員類對象(member class object)的時候,需要調(diào)用此成員類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù),所以這時候需要編譯器構(gòu)造出默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù),來調(diào)用成員類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
2) 類的基類中至少有一個含有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù);
如果沒有顯式的定義構(gòu)造函數(shù),同樣編譯器構(gòu)造派生類的時候,必然需要調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù),所以需要編譯器在派生類中構(gòu)造出默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)。
3) 類中含有虛函數(shù)(virtual function);
4) 類中含有虛基類(virtual base class);
由于虛擬機(jī)制的原因,這兩種情況下,需要編譯器來完成虛函數(shù)表(vbtl)的初始化和虛表指針(vptr)的初始化,所以如果沒有顯式的定義構(gòu)造函數(shù),需要編譯器構(gòu)造默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)。(本身虛擬機(jī)制就是從編譯器角度來實現(xiàn)的)
其他比較簡單的情況(類的成員數(shù)據(jù)都是POD=Plain Old Data),在MSVC中經(jīng)過O2選項優(yōu)化編譯后,簡單的類直接被轉(zhuǎn)換為幾個連續(xù)定義的變量,自然就不需要默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)了。
三、接下來看一下Memberwise Assignment and Initialization
默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)(Default Copy Constructor)、默認(rèn)賦值運算符(operator =)和默認(rèn)析構(gòu)函數(shù),是C++類中的六大特殊成員函數(shù)中的三個。三者同時遵循一個原則:“一榮俱榮、一損俱損”。如果三者其中的任意一個被顯示定義了(defined)那么三者必須都被顯式定義。當(dāng)果三者之一被程序員調(diào)用但未沒有被顯式聲明時,編譯器會隱含的實現(xiàn)這三個特殊成員函數(shù)。當(dāng)用一個類對象去初始化另一個類對象時,需要用到拷貝構(gòu)造函數(shù);當(dāng)用一個類對象去設(shè)定另一個類對象時,需要用到賦值運算符。
拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值運算符都遵循“Default Memberwise Assignment&Initialization”原則,即對類中的每一個數(shù)據(jù)成員進(jìn)行依次復(fù)制,但是通常編譯器只采用bitwise copy方式復(fù)制(這樣能夠提高效率)。例如,對于只含有POD成員數(shù)據(jù)的簡單類,bitwise copy方式綽綽有余。但是以下幾種情況比較特殊:
1) 當(dāng)class內(nèi)含有一個member object時,并且后者的class中聲明了一個copy constructor時;
依照“Default Memberwise Assignment&Initialization”原則,初始化member object時,需要編譯器調(diào)用member class的拷貝構(gòu)造函數(shù),如果類中沒有顯式定義拷貝構(gòu)造函數(shù),就需要編譯器構(gòu)造,來調(diào)用成員類的拷貝構(gòu)造函數(shù)。
2) 當(dāng)類的基類中至少有一個含有拷貝構(gòu)造函數(shù)時;
同樣依照“Default Memberwise Assignment&Initialization”原則,需要依次構(gòu)造所有的基類成員,如果沒有顯式定義默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù),那么這部分工作就有編譯器來完成。
3) 當(dāng)類中聲明一個或多個virtual functions時;
4) 當(dāng)類的派生鏈中有一個或多個virtual base class時;
這里由于虛擬函數(shù)的機(jī)制,需要初始化vbtl和vptr。這部分需要編譯器來完成(本身虛擬機(jī)制就是從編譯器角度來實現(xiàn)的)。
以上幾種情況如果程序員未顯式定義拷貝構(gòu)造函數(shù),編譯器會自動完成拷貝構(gòu)造函數(shù)的實現(xiàn),不過當(dāng)程序中需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)時,編譯器自動實現(xiàn)版本是按照bitwise拷貝方式來完成的,所以對于以上幾種情況如果程序員不顯式定義自己的拷貝構(gòu)造函數(shù),就會出現(xiàn)錯誤(尤其是類成員中含有指針、引用、虛函數(shù)時)。
從編譯器編譯連接角度,以上四種情況下如果未定義拷貝構(gòu)造函數(shù),編譯器為了編譯工作的順利進(jìn)行,會自定義拷貝構(gòu)造函數(shù);從編程者角度,如果類比較復(fù)雜(例如含有指針、引用、虛函數(shù)等),單單依靠編譯器定義的bitwise版本默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù),程序是無法達(dá)到預(yù)定效果的,所以此時往往需要程序員顯式定義出自己的拷貝構(gòu)造函數(shù)。
詳情參見:《深度探索C++對象模型》
《C++反匯編與逆向分析技術(shù)揭秘》
http://portals.devx.com/tips/Tip/13625
MSDN:http://msdn.microsoft.com/en-us/library/x0c54csc.aspx
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/x0c54csc.aspx