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C++三五法则(Rule of Three/Five)是什么?C++资源管理类编写指南【核心准则】

冰火之心

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发布时间:2025-12-22 16:17:48

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来源于php中文网

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三五法则是C++资源管理的指导原则:需自定义析构、拷贝构造、拷贝赋值三者之一时,应显式定义其余两个(三法则);C++11起还须考虑移动构造和移动赋值(五法则),以避免浅拷贝导致的重复释放、悬空指针等问题。

c++三五法则(rule of three/five)是什么?c++资源管理类编写指南【核心准则】

三五法则是 C++ 中关于资源管理类必须显式定义哪些特殊成员函数的指导原则: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中的任意一个时,通常也需要显式定义其余两个(三法则);C++11 起,若涉及移动语义,还应一并考虑移动构造函数和移动赋值运算符(五法则)。核心目标是避免浅拷贝引发的重复释放、悬空指针或资源泄漏。

为什么需要三五法则?

编译器为每个类自动生成默认的六个特殊成员函数(默认构造、析构、拷贝构造、拷贝赋值、移动构造、移动赋值),但它们都只做“按字节复制”(shallow copy)。如果类持有动态资源(如 new 出的内存、打开的文件句柄、互斥锁等),默认拷贝行为会导致多个对象指向同一块资源——析构时多次释放同一内存,程序崩溃。

例如:

class BadString {
  char* data;
public:
  BadString(const char* s) { data = new char[strlen(s)+1]; strcpy(data, s); }
  ~BadString() { delete[] data; } // 默认拷贝构造会复制 data 指针 → 两个对象 delete 同一块内存
};

三法则:C++98/03 的底线要求

当你写了以下任一个,就该补全另外两个:

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  • 自定义析构函数(因为要释放资源)
  • 自定义拷贝构造函数(因为不能用默认的浅拷贝)
  • 自定义拷贝赋值运算符(同理,且需处理自赋值、异常安全等)

三者缺一不可。否则会出现“析构了但没深拷贝”或“能拷贝却没清理旧资源”等问题。

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五法则:C++11 及以后的完整实践

移动语义引入后,若类支持高效转移资源(比如把堆内存“偷过来”而非复制),就必须同时提供:

  • 移动构造函数(T(T&&)
  • 移动赋值运算符(T& operator=(T&&)

而且要注意:一旦你声明了任何移动操作,编译器将不再为你生成默认拷贝操作(除非你 = default 显式恢复);反之亦然。常见组合是:全部自己写全部=default / =delete,避免混用导致行为不一致。

现代推荐写法:RAII + =default/=delete + 移动优先

不必手写所有函数。更安全、简洁的做法是:

  • 用 RAII 封装资源(如 std::unique_ptrstd::vector 替代裸指针)→ 大部分情况下编译器生成的默认函数已足够安全
  • 若必须管理裸资源,优先实现移动操作,并将拷贝操作设为 = delete(如 std::unique_ptr
  • 若需拷贝,用 = default 恢复编译器版本(仅当成员都支持拷贝时才安全)
  • 析构函数仍需自定义(哪怕只是调用封装资源的析构),以明确资源生命周期

示例(安全、现代):

class GoodString {
  std::vector data;
public:
  GoodString(const char* s) : data(s, s + strlen(s) + 1) {}
  ~GoodString() = default; // 不需要写,vector 自己管
  GoodString(const GoodString&) = default;
  GoodString& operator=(const GoodString&) = default;
  GoodString(GoodString&&) = default;
  GoodString& operator=(GoodString&&) = default;
};

基本上就这些。三五法则不是教条,而是提醒你:资源管理有代价,显式表达意图比依赖默认行为更可靠。

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