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c++的"Rule of Five" (五法则)指的是什么? (现代C++资源管理)

穿越時空

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发布时间:2026-01-14 14:26:02

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来源于php中文网

原创

Rule of Five 是 C++11 资源管理约定:当类需自定义析构函数、拷贝构造函数或拷贝赋值运算符时,通常也应显式定义移动构造函数和移动赋值运算符,共五个特殊成员函数,语义耦合紧密,漏写易致资源泄漏、双重释放或性能退化。

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什么是 Rule of Five?

Rule of Five 是 C++11 引入的资源管理约定:当类需要自定义析构函数、拷贝构造函数或拷贝赋值运算符时,通常也应显式定义移动构造函数和移动赋值运算符。这五个特殊成员函数共同构成“五法则”。

哪些函数必须一起出现?

这五个函数是:~T()T(const T&)T& operator=(const T&)T(T&&)T& operator=(T&&)。它们不是语法强制要求同时存在,但语义上高度耦合——漏掉移动版本,会导致本可高效移动的对象被意外拷贝;漏掉拷贝版本,可能让本应禁止拷贝的类意外支持(比如用 std::vector 存储时触发拷贝)。

  • 若你写了 ~T()(比如手动 delete[] 内存),大概率也需要自定义所有五个,否则资源泄漏或双重释放风险陡增
  • 若只禁用拷贝(= delete),但没禁用移动,编译器仍可能生成移动函数——结果是对象可移动但不可拷贝,这有时是预期行为;但若你没写任何移动函数,编译器又可能因存在用户定义的拷贝/析构而抑制移动函数的隐式生成,导致 std::move(x) 后无法转移资源
  • 使用 = default 可以显式启用编译器生成的版本,例如:
    T(T&&) = default;
    这比不写更明确,且能避免编译器因其他用户定义函数而跳过生成

不遵守 Rule of Five 的典型错误现象

最常见的是“浅拷贝后双重释放”:自定义了析构函数释放 int*,但没写拷贝构造函数,编译器生成的默认拷贝只是复制指针值;两个对象析构时都 delete 同一块内存,触发未定义行为。

Detect GPT
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  • 编译期无报错,运行时崩溃(double free or corruption
  • std::vector::push_back()std::sort() 等算法触发移动失败,回退到拷贝,性能骤降甚至崩溃
  • 移动后原对象状态未置为有效可析构态(如没将 ptr 设为 nullptr),导致析构时二次释放
  • 移动赋值未处理自赋值(x = std::move(x)),可能提前释放自身资源再尝试访问已释放内存

现代 C++ 中更推荐的做法

Rule of Five 不是目标,而是警示信号:它说明你正在手动管理资源。更好的做法是“Rule of Zero”——把资源封装进 RAII 类型(如 std::unique_ptrstd::vector),让编译器自动生成全部五个函数,且语义正确。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • std::unique_ptr 替代裸 int*,就无需写任何特殊成员函数
  • 若必须手写,优先用 = default 生成移动操作,再检查拷贝是否真需自定义(多数情况应禁用或委托给成员)
  • 移动操作里务必清空源对象资源(如设 other.ptr = nullptr),这是最容易被忽略的一步
移动操作的正确性远比看起来更微妙,尤其在异常安全和自赋值场景下——哪怕只漏掉一行 ptr = nullptr,就可能让整个类变成定时炸弹。

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