C++ 类和对象：默认成员函数详解

1. 构造函数

构造函数在对象创建时自动调用，用于初始化成员变量。基本特性：

• 与类名同名
• 无返回值类型
• 支持函数重载

类型分类：

• 默认构造函数：无参或所有参数有默认值

  class Point {
  public:
      Point() : x(0), y(0) {} // 默认构造
  private:
      int x, y;
  };
  

• 有参构造函数

  Point(int a, int b) : x(a), y(b) {} 
  

• 初始化列表 优先于赋值语句，避免额外拷贝开销： $${效率 } \propto \frac{1}{\text{拷贝次数}}$$

2. 析构函数

对象销毁时自动调用，用于释放资源：

• 命名格式：${\sim}ClassName()$
• 无参数无返回值
• 禁止重载

示例：

class Buffer {
public:
    Buffer(size_t sz) { ptr = new char[sz]; }
    ~Buffer() { delete[] ptr; } // 释放动态内存
private:
    char* ptr;
};

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3. 拷贝构造函数

用已有对象初始化新对象：

• 签名格式：$ClassName(const ClassName&)$
• 浅拷贝 vs 深拷贝
  默认浅拷贝（逐成员复制）需改写为深拷贝处理指针：

  class String {
  public:
      String(const String& s) {
          len = s.len;
          data = new char[len]; // 深拷贝
          memcpy(data, s.data, len);
      }
  private:
      char* data;
      size_t len;
  };
  

4. 拷贝赋值运算符

对象间赋值操作：

• 签名格式：$ClassName& operator=(const ClassName&)$
• 处理自赋值：$if(this \neq &rhs)$

标准实现：

String& operator=(const String& rhs) {
    if (this != &rhs) {
        delete[] data;          // 释放旧资源
        len = rhs.len;
        data = new char[len];   // 深拷贝
        memcpy(data, rhs.data, len);
    }
    return *this; // 支持链式赋值
}

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5. 移动语义（C++11）

高效转移资源所有权：

移动构造函数：

String(String&& s) noexcept 
    : data(s.data), len(s.len) { 
    s.data = nullptr; // 置空防止双重释放
}

移动赋值运算符：

String& operator=(String&& rhs) noexcept {
    if (this != &rhs) {
        delete[] data;
        data = rhs.data;    // 资源转移
        len = rhs.len;
        rhs.data = nullptr; 
    }
    return *this;
}

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6. 其他特殊成员函数

1. 取址运算符

   Point* operator&() { return this; }
   

2. const取址运算符

   const Point* operator&() const { return this; }
   

总结

默认成员函数核心关系图：

graph LR
    A[构造函数] --> B[对象构造]
    C[析构函数] --> D[资源释放]
    E[拷贝构造/赋值] --> F[独立副本]
    G[移动构造/赋值] --> H[资源转移]

改写原则：

• RAII（资源获取即初始化）
• Rule of Three/Five：需同时实现拷贝构造/拷贝赋值/析构函数（或扩展移动语义）