11、类的详细介绍

类不只是把几个变量和函数写到一起。它要表达一个对象允许处于哪些状态、哪些操作能改变它，以及资源由谁管理。先讲清对象与成员，再讨论构造、复制、移动，代码才不会只剩下语法名词。

类与对象分别是什么

本文使用 C++17。类声明一种类型，对象是这个类型的具体实例。每个对象拥有自己的非静态数据成员；成员函数可以通过隐含的 this 访问当前对象。

class 与 struct 都能有构造函数、成员函数、继承和模板。二者的主要语言区别是默认成员访问权限与默认继承访问权限：class 默认 private，struct 默认 public，不是一个“只能放数据”、另一个“才能有函数”。

普通成员与静态成员

两个对象的 number 可以分别为 10 与 20，而静态数据成员 A::count 是同一个共享对象。静态成员函数没有 this，不能不经某个实例就直接访问它的非静态成员。

图中的 count=2 是示例显式设置的值，不是编译器自动统计对象个数。也不要把“类共享一个静态成员”理解为标准规定存在一整块固定的“类内存区”。

构造与析构负责建立和结束对象状态

构造函数通过成员初始化列表初始化成员；初始化顺序由成员在类中的声明顺序决定，不是列表书写顺序。成员函数体里再赋值，是在成员已经初始化之后执行另一项操作。

析构函数在对象生命周期结束时执行。若成员使用 string、vector、unique_ptr 等管理资源，往往可以依靠成员自动清理，优先遵守“零法则”，不要为了演示语法就重复手工 new/delete。

public 提供外部接口，private 隐藏实现并维持不变量，protected 用于允许派生类访问。访问控制是编译期语言规则，不是用于保护秘密数据的安全边界。

C++17 完整示例

下面的类有显式单参数构造、静态成员函数、默认复制移动及一个比较运算符，所有数据都由值类型管理。

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <utility>

class A {
 public:
  A() = default;
  explicit A(int value) : number_(value) {}
  A(const A&) = default;
  A& operator=(const A&) = default;
  A(A&&) = default;
  A& operator=(A&&) = default;
  ~A() = default;

  int number() const { return number_; }
  static int count() { return count_; }
  static void setCount(int value) { count_ = value; }
  bool operator<(const A& other) const { return number_ < other.number_; }

 private:
  int number_ = 0;
  inline static int count_ = 0;
};

int main() {
  A first(10);
  A second(20);
  A::setCount(2);
  assert(first < second);
  assert(first.count() == second.count());
  A copied = first;
  A moved = std::move(second);
  copied = moved;
  assert(copied.number() == 20);
  std::cout << first.number() << ' ' << moved.number() << ' ' << A::count() << '\n';
}

输出 10 20 2。示例中的移动处理的是 int 成员，按成员移动并不保证比复制更快，也不承诺把源成员清零。

复制构造与复制赋值不是一回事

A copied = first 在创建新对象，是复制构造；copied = moved 是给已存在对象赋值。所谓“赋值构造函数”容易混淆，应分别称复制构造函数与复制赋值运算符。

移动构造或移动赋值只有在重载决议选择相应操作时才会发生。std::move 本身只是转换表达式类别，不会自动搬走资源。具名的右值引用参数在表达式中仍是左值，需要按意图继续转移或转发。

持有裸资源时，默认逐成员复制可能复制同一资源句柄，引发重复释放；这时应明确深拷贝、禁止拷贝或改用 RAII 成员，而不是仅仅“补上五个函数”就认为安全。

default、delete 与 explicit 解决不同问题

• = default 请求生成默认实现，仍可能因为成员不支持相应操作而被定义为删除；不保证某个操作永远可调用。
• = delete 禁止指定操作，例如禁止复制一个独占资源管理器。它与释放动态对象的 delete 表达式不是同一种语法用途。
• explicit 限制隐式转换，例如 A 的构造函数不允许把整数 10 在普通实参传递中悄悄转成 A；直接写 A(10) 仍然允许。
• 运算符重载不能创造新运算符、改变优先级或参数个数；应该保持与类型语义一致，不要为了炫技改写习惯含义。

练习与依据

给类增加 vector 成员，观察默认复制后的两个容器是否独立；再换成 unique_ptr 成员，解释为什么默认复制不再可用。结合 C++17 类与特殊成员规则核查，而不是依赖一次运行观察对象的固定内存布局。