三的法则是什么?

  • 复制对象是什么意思
  • 什么是复制构造函数和复制赋值操作符
  • 我什么时候需要自己申报
  • 如何防止复制我的对象

导言

C++使用值语义处理用户定义类型的变量。
这意味着对象在各种上下文中被隐式复制,
我们应该明白什么是;“复制对象”;实际上是指

让我们考虑一个简单的例子:

班级人员
{
std::字符串名;
智力年龄;
公众:
person(const std::string&name,int-age):姓名(name),年龄(age)
{
}
};
int main()
{
a人(“Bjarne Stroustrup”,60岁);
人b(a);//这里发生了什么?
b=a;//这里呢?
}

(如果您对姓名(姓名)、年龄(年龄)部分感到困惑,
这称为成员初始值设定项列表。)

特殊成员职能

复制对象意味着什么?
main功能显示两种不同的复制场景。
初始化人员b(a)由复制构造函数执行。
它的工作是基于现有对象的状态构造一个新对象。
赋值b=a复制赋值操作符执行。
它的工作一般比较复杂,
因为目标对象已经处于某种需要处理的有效状态

因为我们自己既没有声明复制构造函数,也没有声明赋值运算符(也没有声明析构函数),
这些都是为我们隐式定义的。引用标准:

[…]复制构造函数和复制赋值运算符[…]和析构函数是特殊的成员函数。
[注意实现将隐式声明这些成员函数
对于某些类类型,当程序没有显式声明它们时。

如果使用它们,实现将隐式定义它们。[…]结束注释
[n3126.pdf第12节§1]

默认情况下,复制对象意味着复制其成员:

非联合类X的隐式定义的复制构造函数执行其子对象的成员复制。
[n3126.pdf第12.8节§16]

非联合类X的隐式定义的复制赋值运算符执行成员方式的复制赋值
它的子对象。
[n3126.pdf第12.8节§30]

隐式定义

person的隐式定义的特殊成员函数如下所示:

//1。复制构造函数
人名(constperson&that):姓名(that.name),年龄(that.age)
{
}
// 2. 复制赋值运算符
个人及;操作员=(const person&that)
{
name=that.name;
年龄=那个年龄;
归还*这个;
}
// 3. 析构函数
~person()
{
}

在这种情况下,成员复制正是我们想要的:
nameage被复制,因此我们得到了一个独立的person对象。
隐式定义的析构函数始终为空。
在本例中,这也很好,因为我们没有在构造函数中获取任何资源。
成员的析构函数在person析构函数完成后隐式调用:

在执行析构函数的主体并销毁主体内分配的任何自动对象之后,
类X的析构函数调用X的直接[…]成员的析构函数
[n3126.pdf 12.4§6]

管理资源

那么,我们应该在什么时候明确声明这些特殊的成员函数呢?
当我们的类管理资源时,即,
当类的对象对该资源负责时。
这通常意味着资源是在构造函数中获取的
(或传入构造函数)并在析构函数中释放

让我们回到标准的C++中。
没有所谓的std::string,程序员喜欢指针。
person类可能如下所示:

班级人员
{
字符*名称;
智力年龄;
公众:
//构造函数获取一个资源:
//在这种情况下,通过new[]获得的动态内存
person(const char*姓名,int表示年龄)
{
name=新字符[strlen(the_name)+1];
strcpy(名称,单位名称);
年龄=年龄;
}
//析构函数必须通过delete[]释放此资源
~person()
{
删除[]名称;
}
};

即使在今天,人们仍然以这种方式上课,并因此陷入困境:
&引用<我把一个人推到一个向量中,现在我得到了疯狂的记忆错误
”的;
请记住,默认情况下,复制对象意味着复制其成员,
但是复制name成员只是复制一个指针,而不是它指向的字符数组!
这有几个不愉快的影响:

  1. 通过a进行的更改可以通过b进行观察
  2. 一旦b被销毁,a.name就是一个悬空的指针
  3. 如果a被销毁,删除悬空指针会产生未定义的行为
  4. 由于作业未考虑作业前所指的名称
    迟早你会发现到处都是内存泄漏

明确定义

由于memberwise复制没有所需的效果,我们必须明确定义复制构造函数和复制赋值运算符,以便对字符数组进行深度复制:

//1。复制构造函数
人(const person&that)
{
name=newchar[strlen(that.name)+1];
strcpy(name,that.name);
年龄=那个年龄;
}
// 2. 复制赋值运算符
个人及;操作员=(const person&that)
{
如果(这个!=&amp;那个)
{
删除[]名称;
//这是执行流程中的一个危险点!
//我们暂时使类不变量无效,
//下一个语句可能会引发异常,
//使对象处于无效状态:(
name=newchar[strlen(that.name)+1];
strcpy(name,that.name);
年龄=那个年龄;
}
归还*这个;
}

注意初始化和赋值之间的区别:
我们必须在分配给name之前删除旧状态,以防止内存泄漏。
此外,我们还必须防止表单x=x的自赋值。
如果没有该检查,delete[]name将删除包含字符串的数组,
因为当您编写x=x时,this-&gt;namethat.name都包含相同的指针

例外安全

不幸的是,如果newchar[…]由于内存耗尽而引发异常,此解决方案将失败。
一种可能的解决方案是引入局部变量并对语句重新排序:

//2.复制赋值运算符
person&amp;operator=(const person&amp;that)
{
char*local_name=new char[strlen(that.name)+1];
//如果上面的语句抛出,
//对象仍处于与以前相同的状态。
//以下语句都不会引发异常:)
strcpy(本地名称,即.name);
删除[]名称;
名称=本地名称;
年龄=那个年龄;
归还*这个;
}

这还可以在不进行显式检查的情况下进行自我分配。
对于这个问题,一个更强大的解决方案是复制和交换习惯用法,
但我不会在这里详细介绍异常安全。
我提到异常只是为了说明以下观点:编写管理资源的类很难。

不可复制资源

无法或不应复制某些资源,例如文件句柄或互斥量。
在这种情况下,只需将复制构造函数和复制赋值运算符声明为private,而无需给出定义:

私有:
人(const person&that);
个人及;操作员=(const person&that);

或者,您可以继承自boost::noncopyable或将其声明为已删除(在C++11及更高版本中):

person(const person&that)=删除;
个人及;运算符=(const person&amp;that)=删除;

三法则

有时,您需要实现一个管理资源的类。
(切勿在一个类中管理多个资源,
这只会导致疼痛。)
在这种情况下,请记住三个规则:

如果需要显式声明析构函数,
自己复制构造函数或复制赋值运算符,
您可能需要显式地声明这三个

(不幸的是,这个“规则”不是由C++标准或任何我意识到的编译器执行的)

五常

从C++11开始,对象有两个额外的特殊成员函数:移动构造函数和移动赋值。五个州的规则也可以实现这些功能

带有签名的示例:

班级人员
{
std::字符串名;
智力年龄;
公众:
person(const std::string&amp;name,int age);//Ctor
person(const person&amp;)=default;//1/5:复制
person(person&amp;)noexcept=default;//4/5:移动
person&amp;operator=(const person&amp;)=default;//2/5:复制分配
person&amp;operator=(person&amp;)noexcept=default;//5/5:移动分配
~person()noexcept=default;//3/5:Dtor
};

零法则

3/5规则也称为0/3/5规则。规则的零部分表示,在创建类时,不允许编写任何特殊成员函数

忠告

大多数情况下,您不需要自己管理资源,
因为

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