C++11中怎么将=default用于拷贝控制成员

在C++11标准中，引入了=default关键字，用于显式地要求编译器生成默认的拷贝控制成员（如拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数、移动赋值运算符等）。这一特性使得开发者能够更清晰地表达意图，同时简化代码的编写。本文将详细介绍如何在C++11中使用=default来管理类的拷贝控制成员。

1. 拷贝控制成员简介

在C++中，拷贝控制成员是指那些用于管理对象拷贝和移动行为的特殊成员函数。主要包括以下几种：

• 拷贝构造函数（Copy Constructor）：用于将一个对象的内容拷贝到另一个对象中。
• 拷贝赋值运算符（Copy Assignment Operator）：用于将一个对象的内容赋值给另一个已经存在的对象。
• 移动构造函数（Move Constructor）：用于将一个对象的资源“移动”到另一个对象中，通常用于优化性能。
• 移动赋值运算符（Move Assignment Operator）：用于将一个对象的资源“移动”赋值给另一个已经存在的对象。

在C++11之前，如果开发者没有显式定义这些成员函数，编译器会自动生成默认的实现。然而，有时开发者希望显式地要求编译器生成这些默认实现，或者在某些情况下禁止这些函数的生成。=default和=delete就是为了满足这些需求而引入的。

2. 使用=default生成默认拷贝控制成员

在C++11中，=default可以用于显式地要求编译器生成默认的拷贝控制成员。这样做的好处是：

• 代码清晰：显式地表明开发者希望使用默认行为，而不是忘记定义这些函数。
• 控制生成时机：可以在类定义中或类外定义这些函数，从而控制它们的生成时机。

2.1 在类定义中使用=default

在类定义中，可以直接使用=default来生成默认的拷贝控制成员。例如：

class MyClass {
public:
    // 默认构造函数
    MyClass() = default;

    // 拷贝构造函数
    MyClass(const MyClass&) = default;

    // 拷贝赋值运算符
    MyClass& operator=(const MyClass&) = default;

    // 移动构造函数
    MyClass(MyClass&&) = default;

    // 移动赋值运算符
    MyClass& operator=(MyClass&&) = default;

    // 析构函数
    ~MyClass() = default;
};

在这个例子中，所有的拷贝控制成员都使用了=default，表明我们希望编译器生成默认的实现。

2.2 在类外使用=default

=default也可以在类外使用，尤其是在类的定义和实现分离的情况下。例如：

class MyClass {
public:
    MyClass();
    MyClass(const MyClass&);
    MyClass& operator=(const MyClass&);
    MyClass(MyClass&&);
    MyClass& operator=(MyClass&&);
    ~MyClass();
};

// 默认构造函数
MyClass::MyClass() = default;

// 拷贝构造函数
MyClass::MyClass(const MyClass&) = default;

// 拷贝赋值运算符
MyClass& MyClass::operator=(const MyClass&) = default;

// 移动构造函数
MyClass::MyClass(MyClass&&) = default;

// 移动赋值运算符
MyClass& MyClass::operator=(MyClass&&) = default;

// 析构函数
MyClass::~MyClass() = default;

在这种情况下，=default被用于类外的函数定义中，表明我们希望编译器生成默认的实现。

3. =default的使用场景

=default通常用于以下几种场景：

3.1 显式要求默认行为

当开发者希望使用编译器生成的默认行为时，可以使用=default。这样做的好处是代码更加清晰，避免了因忘记定义某些函数而导致的潜在问题。

3.2 控制生成时机

在某些情况下，开发者可能希望在类外定义某些函数，而不是在类定义中直接定义。使用=default可以在类外生成默认实现，从而控制这些函数的生成时机。

3.3 与=delete结合使用

=default可以与=delete结合使用，以控制哪些拷贝控制成员可以被生成，哪些被禁止。例如：

class NonCopyable {
public:
    NonCopyable() = default;
    NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;
    NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
};

在这个例子中，NonCopyable类的拷贝构造函数和拷贝赋值运算符被显式地删除，表明该类不可拷贝。

4. 注意事项

在使用=default时，需要注意以下几点：

• 默认行为的限制：=default只能用于编译器能够生成默认实现的函数。如果某个函数无法生成默认实现（例如，类中包含无法默认构造的成员），则不能使用=default。
• 析构函数的特殊性：如果类中有成员需要特殊的资源管理（如动态内存），则默认的析构函数可能不足以正确释放资源。在这种情况下，开发者需要显式定义析构函数。
• 移动语义的支持：如果类中定义了移动构造函数或移动赋值运算符，编译器将不会自动生成拷贝构造函数和拷贝赋值运算符。因此，如果需要拷贝语义，必须显式地使用=default或自定义实现。

5. 总结

=default是C++11中引入的一个非常有用的特性，它允许开发者显式地要求编译器生成默认的拷贝控制成员。通过使用=default，开发者可以更清晰地表达意图，简化代码的编写，并控制拷贝控制成员的生成时机。在实际开发中，合理使用=default可以提高代码的可读性和可维护性，同时避免潜在的错误。