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C++中空类：认识它的6个默认函数和6个构造函数_赋值运算符

空类介绍

在C++中，一个不包含任何数据成员、成员函数（包括虚函数）和基类的类被称为空类。尽管空类看起来没有任何用途，但在某些情况下，它们可以作为一种类型安全的标记或标识符使用。以下是C++空类的一些特点：

  1. 占用空间：在C++中，空类并不是真正的“空”。即使一个类没有定义任何数据成员或成员函数，编译器也会为其分配一定的内存空间（通常是1字节），以确保每个对象都有一个独一无二的内存地址。这是因为在C++中，两个对象不能拥有相同的内存地址。
class MyClass {};
std::cout << sizeof(MyClass);  // 输出：1
  1. 默认成员函数：C++编译器会为每个类（包括空类）自动生成六个默认成员函数：默认构造函数、析构函数、拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数和移动赋值运算符。如果需要，这些函数可以被显式地声明和定义。
  2. 继承：空类可以作为基类被其他类继承。当一个类继承自空类时，编译器不会为基类分配任何内存空间。然而，如果一个类有多个空基类，编译器可能会为每个空基类分配一定的内存空间，以确保它们有不同的内存地址。
  3. 类型安全的标记：空类可以作为一种类型安全的标记或标识符使用。例如，我们可以定义一个空类，然后使用它来创建一个特殊的函数重载，这个重载只有在给定一个空类对象时才会被调用。

C++中空类的6个默认函数

  1. 默认构造函数：当一个对象被创建但没有被赋予初始值时，会调用默认构造函数。
class MyClass {
public:
    MyClass() {}  // 默认构造函数
};
  1. 析构函数：当一个对象不再被使用时，会调用析构函数来清理和回收资源。
class MyClass {
public:
    ~MyClass() {}  // 析构函数
};
  1. 拷贝构造函数：当一个对象以另一个对象为模板创建时，会调用拷贝构造函数。
class MyClass {
public:
    MyClass(const MyClass& other) {}  // 拷贝构造函数
};
  1. 拷贝赋值运算符：当一个对象需要复制另一个对象的值时，会调用拷贝赋值运算符。
class MyClass {
public:
    MyClass& operator=(const MyClass& other) {}  // 拷贝赋值运算符
};
  1. const成员函数&&取地址操作符重载：这是一个特殊的成员函数，它允许我们在const对象上调用它。
class MyClass {
public:
    MyClass* operator&() const {}  // const成员函数&&取地址操作符重载
};
  1. const取地址操作符重载：这是一个特殊的成员函数，它允许我们在const对象上调用它。
class MyClass {
public:
    const MyClass* operator&() const {}  // const取地址操作符重载
};

C++空类的6个构造函数

在C++的世界里，类（Class）是构建复杂系统的基石。它们封装了数据和操作数据的方法，形成了一种强大的抽象机制。当我们创建一个类时，C++编译器默默地为我们提供了六个默认的成员函数，它们是类的生命线，负责对象的创建、复制、移动和销毁。这六个成员函数分别是：

  1. 默认构造函数
  2. 拷贝构造函数
  3. 拷贝赋值运算符
  4. 移动构造函数
  5. 移动赋值运算符
  6. 析构函数

默认构造函数（一定存在）

默认构造函数是类的初始火花，它引发了对象的诞生。当我们没有为类定义任何构造函数时，C++会提供一个默认的构造函数，它不接受任何参数，也不执行任何操作。但是，它的存在确保了我们可以创建类的对象。

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

拷贝构造函数（一定存在）

拷贝构造函数是类的克隆机器，它创建了一个新的对象，作为已存在对象的副本。当我们需要复制一个对象时，拷贝构造函数就会被调用。如果我们没有定义拷贝构造函数，C++会提供一个默认的拷贝构造函数，它会逐个复制对象的所有成员。

class MyClass {
    // 拷贝构造函数
    MyClass(const MyClass& other) = default;
};

拷贝赋值运算符（一定存在）

拷贝赋值运算符是类的传递者，它将一个对象的状态赋给另一个已存在的对象。当我们需要将一个对象的值赋给另一个对象时，拷贝赋值运算符就会被调用。如果我们没有定义拷贝赋值运算符，C++会提供一个默认的拷贝赋值运算符，它会逐个复制对象的所有成员。

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

移动构造函数、移动赋值运算符（不一定存在）

移动构造函数和移动赋值运算符是类的迁移者，它们将一个对象的资源“窃取”给另一个对象，而不是复制它们。这两个函数在处理大量数据或者资源时非常有用，因为它们可以避免不必要的复制操作，提高程序的效率。如果我们没有定义这两个函数，C++会提供默认的版本。

class MyClass {
    // 移动构造函数
    MyClass(MyClass&& other) = default;
    // 移动赋值运算符
    MyClass& operator=(MyClass&& other) = default;
};

析构函数（一定存在）

析构函数是类的收割者，它在一个对象的生命周期结束时被调用，负责清理对象占用的资源。如果我们没有定义析构函数，C++会提供一个默认的析构函数，它不执行任何操作，但是它的存在确保了对象可以被正确地销毁。

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

注意事项

  1. 默认构造函数：如果你为类定义了其他构造函数（例如参数化构造函数或拷贝构造函数），C++将不再自动提供默认构造函数。如果你仍然需要一个默认构造函数，你必须手动定义它。
  2. 拷贝构造函数和拷贝赋值运算符：如果你的类包含指针成员，并且你希望进行深拷贝（即复制指针指向的数据，而不仅仅是指针本身），你需要手动定义拷贝构造函数和拷贝赋值运算符。否则，C++提供的默认版本将只进行浅拷贝，可能导致诸如数据共享和悬挂指针等问题。
  3. 析构函数：如果你的类分配了动态内存（例如，在构造函数或赋值运算符中使用了new），你需要在析构函数中使用delete来释放这些内存，以防止内存泄漏。
  4. 参数化构造函数：如果你为类定义了参数化构造函数，C++将不再自动提供默认构造函数。如果你仍然需要一个默认构造函数，你必须手动定义它。
  5. 转换构造函数：虽然转换构造函数可以方便地在不同类型之间进行转换，但它可能会导致意想不到的类型转换。因此，除非必要，否则最好避免定义能接受单个参数的转换构造函数，或者将其声明为explicit，以防止隐式类型转换。
  6. 规则的三/五：如果你为类定义了以下任何一个函数：析构函数、拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数或移动赋值运算符，那么你应该考虑为类定义所有五个。这是因为，如果你需要自定义其中任何一个函数的行为，那么你可能也需要自定义其他函数的行为。这个规则可以帮助你避免一些常见的错误。
  7. 避免使用裸指针：如果可能，尽量避免在类中使用裸指针，因为它们很容易导致内存泄漏和其他问题。相反，你应该考虑使用智能指针，如std::unique_ptr或std::shared_ptr，它们可以自动管理内存，使你的代码更安全、更易于管理。

总结

C++中空类的6个默认函数和6个构造函数中析构函数、构造函数、拷贝构造函数、拷贝赋值运算符是一定存在的，移动构造函数、移动赋值运算符是否存在由代码实现决定。