深入理解C++中的default

一、引言

在C++编程中，default关键字有着多种用途，它为开发者提供了便捷的语法糖，有助于写出更清晰、高效的代码。本文将全面探讨default在C++中的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

二、基础概念

在C++ 11及以后的版本中，default主要用于显式要求编译器生成某些特殊成员函数的默认实现。特殊成员函数包括默认构造函数、拷贝构造函数、移动构造函数、拷贝赋值运算符和移动赋值运算符。

（一）默认构造函数

默认构造函数是一种特殊的构造函数，它不需要任何参数。当我们在类定义中没有显式定义任何构造函数时，编译器会自动生成一个默认构造函数。然而，一旦我们显式定义了任何构造函数，编译器就不会再自动生成默认构造函数了。

使用default关键字可以显式要求编译器生成默认构造函数，即使我们已经定义了其他构造函数。

（二）拷贝构造函数

拷贝构造函数用于用一个已有的对象来初始化一个新对象。它的参数是一个与该类类型相同的常量引用。同样，编译器会在没有显式定义拷贝构造函数时自动生成一个。

（三）移动构造函数

移动构造函数用于将一个对象的资源“移动”到另一个对象，而不是进行深拷贝。这在处理大型资源（如动态分配的内存）时非常有用，可以提高效率。

（四）拷贝赋值运算符

拷贝赋值运算符用于将一个对象的值赋给另一个同类型的对象。

（五）移动赋值运算符

移动赋值运算符用于将一个对象的资源“移动”到另一个对象，同时释放原对象的资源。

三、使用方法

（一）默认构造函数

class MyClass {
public:
    // 显式要求编译器生成默认构造函数
    MyClass() = default; 

    // 其他构造函数
    MyClass(int value) : data(value) {} 

private:
    int data;
};

int main() {
    MyClass obj1; // 使用默认构造函数
    MyClass obj2(10); // 使用带参数的构造函数
    return 0;
}

（二）拷贝构造函数

class MyClass {
public:
    MyClass() = default;
    MyClass(int value) : data(value) {} 

    // 显式要求编译器生成拷贝构造函数
    MyClass(const MyClass& other) = default; 

private:
    int data;
};

int main() {
    MyClass obj1(10);
    MyClass obj2(obj1); // 使用拷贝构造函数
    return 0;
}

（三）移动构造函数

#include <iostream>
#include <string>

class MyClass {
public:
    MyClass() = default;
    MyClass(const std::string& str) : data(new std::string(str)) {} 

    // 显式要求编译器生成移动构造函数
    MyClass(MyClass&& other) noexcept = default; 

    ~MyClass() {
        delete data;
    }

private:
    std::string* data;
};

int main() {
    MyClass obj1("Hello");
    MyClass obj2(std::move(obj1)); // 使用移动构造函数
    return 0;
}

（四）拷贝赋值运算符

class MyClass {
public:
    MyClass() = default;
    MyClass(int value) : data(value) {} 

    // 显式要求编译器生成拷贝赋值运算符
    MyClass& operator=(const MyClass& other) = default; 

private:
    int data;
};

int main() {
    MyClass obj1(10);
    MyClass obj2;
    obj2 = obj1; // 使用拷贝赋值运算符
    return 0;
}

（五）移动赋值运算符

#include <iostream>
#include <string>

class MyClass {
public:
    MyClass() = default;
    MyClass(const std::string& str) : data(new std::string(str)) {} 

    // 显式要求编译器生成移动赋值运算符
    MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept = default; 

    ~MyClass() {
        delete data;
    }

private:
    std::string* data;
};

int main() {
    MyClass obj1("Hello");
    MyClass obj2;
    obj2 = std::move(obj1); // 使用移动赋值运算符
    return 0;
}

四、常见实践

（一）保持代码简洁

当类的特殊成员函数的默认行为符合需求时，使用default可以避免编写重复的代码，使代码更加简洁和易于维护。

（二）明确表达意图

通过使用default，可以清楚地向其他开发者表明你希望使用编译器生成的默认实现，提高代码的可读性。

（三）与自定义实现结合

在某些情况下，可能需要自定义部分特殊成员函数，同时使用default生成其他函数。例如，自定义拷贝构造函数，同时让编译器生成移动构造函数。

class MyClass {
public:
    MyClass() = default;
    MyClass(int value) : data(value) {} 

    // 自定义拷贝构造函数
    MyClass(const MyClass& other) {
        data = other.data;
    }

    // 让编译器生成移动构造函数
    MyClass(MyClass&& other) noexcept = default; 

private:
    int data;
};

五、最佳实践

（一）遵循资源管理规则

在使用default生成移动构造函数和移动赋值运算符时，要确保类的资源管理正确。如果类包含动态分配的资源，需要确保移动操作能够正确地转移资源所有权。

（二）避免不必要的默认实现

只有在默认实现能够满足需求时才使用default。如果默认实现不能满足特定的业务逻辑，需要自定义特殊成员函数。

（三）注意异常安全性

在使用default生成特殊成员函数时，要注意异常安全性。特别是移动构造函数和移动赋值运算符，应该标记为noexcept，以提高性能和异常安全性。

六、小结

default关键字在C++中为开发者提供了一种简洁、清晰的方式来要求编译器生成特殊成员函数的默认实现。通过合理使用default，可以减少重复代码，提高代码的可读性和可维护性。在实际编程中，要根据具体需求，结合自定义实现，遵循资源管理规则和异常安全性原则，以充分发挥default的优势，写出高质量的C++代码。希望本文能帮助读者深入理解并高效使用C++中的default。