Funciones Miembro Especiales

Las funciones miembro especiales son aquellas funciones no estáticas especificadas dentro de una clase, que bajo ciertas circunstancias se definen automáticamente por el compilador aun si no son declaradas por el usuario.

Para C++98 se pueden contar cuatro funciones miembro especiales: el constructor por defecto, el destructor, el constructor de copia, y el operador de asignación de copia. Estas funciones solo van a ser generadas si son requeridas; por ejemplo, si una clase especifica un constructor con parámetros entonces no se genera uno por defecto; de no declararse constructor alguno el compilador lo genera de manera predeterminada.
Desde C++11 están disponibles dos miembros especiales adicionales: el constructor de movimiento, y el operador de asignación de movimiento.¹

Operaciones de movimiento

Para la copia, si se declara el constructor de copia, pero no el operador de asignación de copia el compilador lo puede generar automáticamente siempre y cuando se use en alguna parte del código. Para el movimiento es diferente, si se declara solamente uno, el otro no es generado de manera automática pues el compilador interpreta que las operaciones de movimiento para esa estructura no son triviales. Si se declara alguna operación de copia (construcción o asignación) tampoco se generan las operaciones de movimiento. Adicionalmente, declarar operaciones de movimiento y no hacerlo con las de copia causa que el compilador deshabilite las operaciones de copia. Para que el compilador genere las operaciones de movimiento (si son requeridas en algún lugar del código) en la clase no puede haber declarado un destructor, ni operaciones de copia, ni alguna operación de movimiento.

Regla de Cinco

Lo anterior tiene repercusiones en la conocida Regla de Tres, que a partir de C++11 se extiende para ser la Regla de Cinco: si se declara uno de las siguientes cinco funciones miembro especiales se deben declarar todas (o ninguna para la Regla del Cero): Destructor, constructor de copia, constructor de movimiento, operador de asignación de copia, operador de asignación de movimiento.²

Default

Teniendo en cuenta la Regla de Cinco, la manera de indicarle al compilador que genere las demás funciones cuando una es declarada (e.g. cuando el destructor es virtual) es usando la palabra clave default así:

class Base
{
public:
  Base() = default;  // Constructor
  virtual ~Base() = default;  // Destructor

  // Operaciones de copia
  Base(const Base&) = default;
  Base& operator=(const Base&) = default;

  // Operaciones de movimiento
  Base(Base&&) = default;
  Base& operator=(Base&&) = default;
};

No copiable

La expresión no-copiable (non-copyable idiom³) se refiere a estructuras que tienen deshabilitadas las operaciones de copia. Previo a C++11 esta expresión indicaba que las funciones miembro especiales de copia se declaraban privadas y se dejaban sin definir. Fue un a expresión ampliamente usada, pero presentaba algunos inconvenientes; uno de ellos es que al intentar usar una operación de copia que no está permitida solamente se va a presentar un error en tiempo de Enlace, y no en tiempo de Compilación. De manera similar se define boost::noncopiable que es una clase dentro de las bibliotecas de Boost.⁴

Desde C++11 la forma correcta de deshabilitar las operaciones de copia en una estructura es por medio de la palabra clave delete, definiendo el constructor de copia y el operador de asignación de copia como borrados y con acceso público.⁵ De esta forma el compilador puede detectar si se está intentando hacer uso de la copia, y de ser así genera un error de compilación.

Delete

De manera similar al uso de default, para indicarle explícitamente que deshabilite determinadas operaciones se usa la palabra clave delete. Esta no se encuentra limitada a las funciones miembro especiales, sino que puede ser usada sobre cualquier función (no necesariamente miembro). Para hacer una clase no-copiable usando delete, y siguiendo la Regla de Cinco, se procede así:

class Base
{
public:
  Base() = default;
  virtual ~Base() = default;

  // Operaciones de copia deshabilitadas
  Base(const Base&) = delete;
  Base& operator=(const Base&) = delete;

  // Operaciones de movimiento 
  Base(Base&&) = default;
  Base& operator=(Base&&) = default;
};

Deshabilitar la copia y habilitar el movimiento es el caso del std::unique_ptr y del std::thread.

Fuentes

• Funciones Miembro Especiales cppreference
• Scott Meyers - Effective Modern C++

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1. Item 17: Scott Meyers - Effective Modern C++ ↩

2. Ver La Regla de Tres/Cinco/Cero ↩

3. Ver Non copyable ↩

4. Ver boost::noncopyable ↩

5. Item 12: Scott Meyers - Effective Modern C++ ↩