C++ 結構體、類、構造函數與拷貝構造函數全面講解

結構體 vs 類：唯一差別是默認訪問權限

• struct：默認 public (成員、繼承)。
• class：默認 private (成員)、private 繼承。
• 其他功能完全一致：均可含構造/析構、成員函數、繼承、多態。

構造函數：對象初始化的核心

特點

• 與類同名，無返回類型 (連 void 都無)。
• 定義對象時自動調用。
• 可重載：無參、有參、委託構造 (C++11)。

初始化列表 (最佳實踐)

class Student {
    int id;
    string name;
public:
    // 推薦：直接初始化成員，避免默認構造+賦值雙重開銷
    Student(int id, const string& name) : id(id), name(name) {}
    // 傳統寫法 (低效)
    // Student(int id, const string& name) { this->id = id; this->name = name; }
};

拷貝構造函數：深拷貝 vs 淺拷貝

編譯器默認行為：成員級淺拷貝

• 值類型 (int、double) → 直接複製。
• 指針/引用/資源句柄 → **僅複製地址**，多個對象共享同一資源 → **雙重釋放/野指針** 風險。

何時必須自定義？

類管理**動態記憶體、文件句柄、Socket、鎖**等獨享資源時 (遵循 **Rule of Three/Five/Zero**)。

正確實現模式 (深拷貝)

class Student {
    char* name; // 動態分配
public:
    Student(const char* n) { name = strdup(n); }
    // 拷貝構造
    Student(const Student& other) : name(strdup(other.name)) {}
    // 拷貝賦值 (Copy-and-swap 惯用法)
    Student& operator=(Student other) { swap(name, other.name); return *this; }
    ~Student() { free(name); }
};

引用：別名機制與參數傳遞

• 定義：int& ref = a; → ref 是 a 的別名，**不佔用額外存儲**。
• 必須初始化，不可重新綁定。
• 函數參數用引用避免拷貝、實現輸出參數、運算符重載。

new/delete 與 RAII

• new T / new T[N]：分配記憶體並調用構造函數。
• delete ptr / delete[] arr：調用析構函數並釋放記憶體。
• 現代 C++ 原則：裸指針不直接管理資源，改用 std::unique_ptr, std::shared_ptr, std::vector, std::string 等 RAII 容器/智能指針。

對象定義的兩種等價語法

Student s1(1001, "Zhang"); // 直接初始化
Student s2 = 1001;         // 複制初始化 (調用 Student(int) 構造，非拷貝構造)
Student s3 = s1;           // 複制初始化 (調用拷貝構造)

總結檢查表

1. 類有指針/資源成員 → 必寫析構、拷貝構造、拷貝賦值 (或 =delete 禁用拷貝，配合移動語義)。
2. 構造函數盡量用初始化列表，const/引用成員**必須**在列表初始化。
3. 傳參/返回值優先 const T&，需修改用 T&，所有權轉移用智能指針按值傳遞。
4. 理解 struct/class 僅默認可見性不同，按團隊風格統一 (如：POD 用 struct，行為類用 class)。