C++ 類的六大默認成員函數深度解析（上）

C++ 編譯器在類未顯式聲明時會隱式生成六個成員函數：預設構造、析構、拷貝構造、拷貝賦值、取址運算符（const/非 const）。本文重點剖析前四者的觸發時機、預設行為、淺拷貝陷阱與深拷貝正確實現模式。

一、構造函數

特徵

• 同類名、無返回值、可重載、可帶參數、可定義在類內/外。
• 無 this 指針（對象尚未構造完成）。
• 若用戶聲明任一構造函數，編譯器不再生成預設構造函數。
• 全缺省構造（所有參數有默認值）與無參構造二擇一，否則調用歧義。

初始化列表 vs 函數體賦值

// 低效：默認構造 + 賦值（兩步）
Date(int y, int m, int d) { year = y; month = m; day = d; }

// 高效：初始化列表（一步到位）
Date(int y, int m, int d) : year(y), month(m), day(d) {}

• 必須用初始化列表的場景：const 成員、引用成員、無預設構造函數的類類型成員。
• 類類型成員若不在列表初始化，會先調用其預設構造，再在函數體賦值——雙重開銷。

二、析構函數

• 名稱 ~ClassName()，無參、無返回值、有 this、不可重載、一個類只能有一個。
• 對象生命週期結束自動調用；後構造先析構（棧展開順序）。
• 函數體不負責釋放對象自身記憶體，僅做資源清理（delete 持有的指針、關閉句柄等）。
• 若類含裸指針管理動態資源，必須顯式聲明析構函數，否則預設析構不釋放資源 → 記憶體洩漏。

三、拷貝構造函數

簽名與調用時機

ClassName(const ClassName&); // 必須為 const 引用，否則按值傳遞導致無限遞歸

• 用現有對象初始化新對象：T t2(t1); / T t2 = t1;
• 值傳遞參數給函數
• 函數值返回對象（NRVO/RVO 可優化掉）

預設行為：淺拷貝

逐位複製所有非靜態成員。對於裸指針成員，導致兩個對象指向同一塊堆內存 → 雙重 delete 崩潰。

class Person {
    char* name;
public:
    Person(const char* n) { name = strdup(n); }
    ~Person() { free(name); }
    // 無拷貝構造 → 淺拷貝
};
Person p1("Alice");
Person p2 = p1; // p2.name == p1.name
// p1、p2 析構時同一塊記憶體 free 兩次 → 崩潰

深拷貝正確實現

Person(const Person& other) {
    name = strdup(other.name); // 分配新記憶體並複製內容
}

四、拷貝賦值運算符

場景區別

• 拷貝構造：新對象初始化。
• 賦值運算符：已存在對象被覆寫（t2 = t1;）。

標準五步法（Copy-and-Swap 惯用法更優雅）

Person& operator=(const Person& rhs) {
    if (this == &rhs) return *this;       // 1. 自賦值檢查
    free(name);                           // 2. 釋放舊資源
    name = strdup(rhs.name);              // 3. 分配新資源 + 4. 複製內容
    return *this;                         // 5. 支援鏈式賦值
}

Copy-and-Swap 現代寫法（強異常安全）

Person& operator=(Person rhs) { // 參數按值傳遞 → 自動調用拷貝構造
    swap(*this, rhs);             // 交換內部指針
    return *this;                 // rhs 析構時釋放舊資源
}
friend void swap(Person& a, Person& b) noexcept {
    std::swap(a.name, b.name);
}

五、總結對照表

六、最佳實踐建議

1. 遵循 Rule of Three（C++98）/ Rule of Five（C++11，加移動構造/移動賦值）：若需自定義其中任一，通常應全部自定義。
2. 優先使用 std::unique_ptr/shared_ptr/string/vector 等 RAII 類型替代裸指針，讓編譯器生成的預設版本自動正確（Rule of Zero）。
3. 賦值運算符採用 Copy-and-Swap，碼簡單、強異常安全、自動處理自賦值。