default 关键字强制生成默认构造函数

模拟面试开始

面试官： 我们知道，如果一个类我们不给它定义任何构造函数，编译器会自动为我们生成一个默认构造函数。类似的，编译器也可能会为我们生成拷贝构造函数、拷贝赋值运算符等。

在 C++11 之后，如果我们想显式地告诉编译器：“请为我生成一个默认的、最普通的版本”，我们可以使用 default 关键字。

请看下面这个例子：

1
2
3
4
5
6
7
8
9

class MyClass {
public:
    MyClass() = default; // 显式地要求编译器生成默认构造函数
    
    MyClass(int val) : data(val) {} // 用户自定义了别的构造函数

private:
    int data;
};

我的问题是： 在这个例子中，MyClass() = default; 这一行代码，有什么实际意义？

换句话说，如果我们删掉 MyClass() = default; 这一行，会发生什么变化？这个类还能通过 MyClass obj; 这种方式创建对象吗？为什么？

回答：

  • 当用户自己定义了一种构造函数时，编译器就不会自动生成默认的无参数的构造函数。
  • MyClass() = default; 确保无参数的构造函数存在。
  • 如果删去这一行，那么 MyClass 这个类就无法通过 MyClass obj; 这种方式创建对象，因为编译器检测不到对应的构造函数。
  • 而增加上这一行，可以使得程序可以在无参数的情况下创建新的对象，等到对其内容有要求时，再做修改。

面试官 (总结与肯定): 你说的没错。这个问题的核心在于 C++ 的一条规则：

一旦用户为类定义了任何一种构造函数（无论带不带参数），编译器就会“罢工”，不再自动生成默认（无参）构造函数。

所以，在你给出的例子中：

  • 因为你已经定义了一个 MyClass(int val)，编译器就不会再自动生成 MyClass() 了。
  • 如果我们删掉 MyClass() = default; 这一行，那么 MyClass 类就没有无参构造函数。此时，MyClass obj; 这样的代码就会编译失败，因为它找不到匹配的构造函数。

= default 的作用： MyClass() = default; 这一行，就是你（程序员）在向编译器明确地下指令：

“我知道我已经写了别的构造函数，这通常会阻止你生成默认构造函数。但是，我仍然需要一个公开的、默认的无参构造函数，请你现在就为我生成一个。”

使用 = default 的好处：

  1. 意图明确：它清晰地表达了“我需要默认行为”的意图。
  2. 效率更高：由编译器生成的 = default 版本，通常比我们自己手写一个空的 {} 函数体效率更高。因为编译器可能会把它标记为 trivial (平凡的)，从而进行更多的优化。
  3. 维持类的特性：在某些复杂的场景下，手写的 {} 版本可能会破坏类的 POD (Plain Old Data) 或 trivial 属性，而 = default 则不会。

你对 = default 的理解已经很到位了。

delete 关键字用于禁用函数

面试官 (引入 delete): 好的，我们知道了 = default 是用来 “强制生成” 默认版本的。

现在我们来看与它相对的另一个关键字：= delete;。它的作用正好相反，是用来 “明确禁用” 某个函数。

我们之前讨论过，对于一个包含裸指针的类，编译器自动生成的拷贝构造函数（执行浅拷贝）是危险的。在 C++98 时代，为了阻止别人拷贝这种对象，程序员们通常会耍一个小花招：把拷贝构造函数声明在 private 域中，并且只声明，不实现。

1
2
3
4
5
6

// C++98 风格
class NonCopyable {
private:
    NonCopyable(const NonCopyable&);
    NonCopyable& operator=(const NonCopyable&);
};

这样，任何试图在类外调用拷贝构造函数的代码都会因为“私有成员不可访问”而编译失败。

我的问题是： C++11 引入的 = delete; 语法，是如何更清晰、更强大地解决“禁止拷贝”这个问题的？它和 C++98 的 private 技巧相比，有什么优势？

回答：

  • 更清晰： = delete; 语法能显式地告诉编译器：这个函数不允许被调用。
  • 更强大：相比“把拷贝函数声明在 private 域中的方法”，直接使用 delete 声明，能禁止来自所有地方的调用。不光能禁止来自类外的调用，还能禁止来自类内或者友元的调用。

具体的语法如下：

1
2
3
4
5
6

// C++11 风格：使用delete关键字。
class NonCopyable {
public:
    NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;
    NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
};

面试官 (总结与肯定): 你说的完全正确。

= delete vs C++98 private 技巧

  • 清晰性 (Clarity)：

    • = delete：意图非常明确。任何看到 ... = delete; 的人，都会立刻明白“这个函数被禁用了”。
    • private 技巧：是一种“hack”。它利用了访问权限来间接达到目的。当编译失败时，给出的错误信息通常是“... is private”，这可能会让不熟悉这个技巧的开发者感到困惑，他可能会以为是权限问题，而不是这个函数本身就不该被调用。

  • 彻底性 (Completeness)：

    • = delete：这是一种绝对的禁用。任何代码，包括成员函数和友元函数，都不能调用被 = delete 的函数。
    • private 技巧：无法阻止成员函数和友元函数调用它。虽然这在“禁止拷贝”的场景下不常见，但它暴露了这种技巧的不完备性。

  • 适用范围 (Applicability)：

    • = delete：这是一个通用的机制。它不仅可以用来禁用特殊的成员函数，还可以用来禁用任何你想禁用的函数，包括普通函数！
      1
2
3
4
5
6

      // 禁止通过 int 调用
void process(double d);
void process(int i) = delete;

process(3.14); // OK
process(10);   // Error! 调用了被 delete 的函数
      这个特性在防止不期望的类型隐式转换时非常有用。
    • private 技巧：只能用于类的成员函数。

结论： 在现代 C++ 中，如果你想禁用某个由编译器自动生成的成员函数（比如拷贝构造），或者想禁止某个特定签名的函数被调用，永远都应该优先使用 = delete。它更清晰、更安全、也更通用。

总结

面试结束

今天我们系统地学习了 C++11 引入的两个用于控制特殊成员函数的重要关键字：

  • = default：用于在特定情况下，强制编译器生成默认的函数版本。
  • = delete：用于明确地禁用任何函数（包括特殊成员函数和普通函数）。

这两个关键字，让类的设计者能够更精确地掌控类的行为，写出意图更明确、也更安全的代码。你今天的表现非常出色，对这两个现代 C++ 特性的理解非常到位。