C++默认成员函数大揭秘：构造、拷贝、移动的那些事儿
大家好，欢迎来到今天的C++技术讲座！今天我们要聊的是C++中那些“默默无闻”的默认成员函数——构造函数、拷贝构造函数、移动构造函数以及赋值操作符。这些家伙就像你家里的水管工，平时你看不到他们，但一旦出了问题，你的程序就会像漏水的水龙头一样到处崩溃。
为了让这次讲座更有趣，我会用轻松幽默的语言和一些代码示例来解释这些概念。准备好了吗？让我们开始吧！
第一章：构造函数——你的对象诞生的地方
构造函数是每个类的起点，它负责初始化对象的状态。如果你不写构造函数，C++会自动为你生成一个默认构造函数。听起来很贴心对吧？但有时候这种“贴心”可能会让你掉进坑里。
默认构造函数的行为
假设我们有一个简单的类 Person：
class Person {
public:
std::string name;
int age;
};如果你什么都不写，C++会自动生成一个默认构造函数，相当于这样：
Person() = default;这意味着你可以直接创建一个 Person 对象：
Person p; // 合法，使用默认构造函数但是请注意，默认构造函数不会初始化类的成员变量！所以 p.name 和 p.age 的值可能是垃圾数据。为了避免这种情况，你可以显式地定义一个构造函数并初始化成员变量：
Person() : name("Unknown"), age(0) {}小贴士：如果你需要确保对象的初始状态是安全的，最好自己定义构造函数，而不是依赖默认的。
第二章：拷贝构造函数——克隆的艺术
拷贝构造函数的作用是创建一个现有对象的副本。C++会在以下情况下调用拷贝构造函数：
- 当你将一个对象传递给函数时（按值传递）。
- 当你从函数返回一个对象时。
- 当你用一个已有的对象初始化另一个对象时。
默认拷贝构造函数的行为
如果没有显式定义拷贝构造函数，C++会生成一个默认版本，执行逐成员拷贝（member-wise copy）。比如：
class Book {
public:
std::string title;
int pages;
};
Book b1{"C++ Primer", 1000};
Book b2 = b1; // 调用默认拷贝构造函数在这个例子中，b2.title 和 b2.pages 分别被设置为 "C++ Primer" 和 1000。
深拷贝 vs 浅拷贝
问题是，默认的拷贝构造函数只做浅拷贝（shallow copy）。如果你的类中有指针成员，这可能会导致问题。例如：
class Image {
public:
int* data;
int size;
Image(int s) : size(s), data(new int[s]) {}
~Image() { delete[] data; }
};
Image img1(10);
Image img2 = img1; // 默认拷贝构造函数这里，img1.data 和 img2.data 指向同一个内存区域。当你销毁 img1 或 img2 时，会导致双重释放（double free），从而引发未定义行为。
解决方法是实现深拷贝（deep copy）：
Image(const Image& other) : size(other.size), data(new int[other.size]) {
std::copy(other.data, other.data + size, data);
}引用标准：根据《The C++ Programming Language》第四版，深拷贝通常比浅拷贝更安全，尤其是在处理动态分配的资源时。
第三章：移动构造函数——偷天换日的大师
在C++11之后，移动语义成为了一项重要的特性。移动构造函数允许我们将资源从一个对象“偷”到另一个对象，而不需要复制它们。这在处理大型对象时非常有用。
默认移动构造函数的行为
如果没有显式定义移动构造函数，C++会生成一个默认版本。例如：
class LargeObject {
public:
std::vector<int> data;
LargeObject(std::size_t size) : data(size) {}
};
LargeObject createObject() {
LargeObject obj(1000000); // 创建一个包含100万个元素的对象
return obj; // 调用移动构造函数
}在这个例子中，createObject() 返回的对象会通过移动构造函数转移到调用者手中，而不是复制整个 std::vector。
自定义移动构造函数
如果你想控制移动行为，可以定义自己的移动构造函数：
LargeObject(LargeObject&& other) noexcept : data(std::move(other.data)) {}注意这里的 std::move，它告诉编译器我们可以“窃取” other.data 的内容，而不需要复制。
小贴士：移动构造函数通常是 noexcept 的，因为它的目的是高效地转移资源，而不是抛出异常。
第四章：赋值操作符——替换的艺术
赋值操作符用于将一个对象的内容赋值给另一个对象。C++提供了默认的赋值操作符，但它也只做浅拷贝。如果类中包含指针或动态分配的资源，你需要小心处理。
默认赋值操作符的行为
假设我们有以下类：
class Resource {
public:
int* data;
Resource(int value) : data(new int(value)) {}
~Resource() { delete data; }
};如果我们直接使用默认赋值操作符：
Resource r1(42);
Resource r2(0);
r2 = r1; // 默认赋值操作符结果是 r1.data 和 r2.data 指向同一个地址。当 r1 或 r2 被销毁时，会导致双重释放。
实现自定义赋值操作符
为了避免这个问题，我们需要实现自定义赋值操作符：
Resource& operator=(const Resource& other) {
if (this != &other) { // 防止自我赋值
delete data; // 释放当前资源
data = new int(*other.data); // 深拷贝
}
return *this;
}引用标准：根据《Effective C++》第三版，始终检查自我赋值是一个良好的编程习惯。
总结：一张表格帮你理清思路
| 函数类型 | 默认行为 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 默认构造函数 | 初始化所有成员为默认值 | 不会初始化非静态成员变量，可能导致垃圾值 |
| 拷贝构造函数 | 逐成员拷贝 | 如果有指针或动态资源，需实现深拷贝 |
| 移动构造函数 | 转移资源 | 适用于C++11及以上版本，通常应标记为 noexcept |
| 赋值操作符 | 逐成员赋值 | 如果有指针或动态资源，需防止自我赋值并实现深拷贝 |
今天的讲座就到这里啦！希望你能对C++的默认成员函数有更深的理解。记住，虽然C++会为我们生成这些函数，但很多时候我们还是需要手动介入，以确保程序的安全性和效率。下次见！
