# 三五法则

### **Rule of Five / Rule of Zero**

C++11引入了"五法则"（Rule of Five），这是对C++98"三法则"的扩展：

1. **析构函数** (Destructor)
2. **拷贝构造函数** (Copy Constructor)
3. **拷贝赋值运算符** (Copy Assignment Operator)
4. **移动构造函数** (Move Constructor) - C++11新增
5. **移动赋值运算符** (Move Assignment Operator) - C++11新增

### **编译器生成规则**

编译器按照以下规则自动生成这些特殊成员函数：

#### **自动生成条件**

- **拷贝构造函数**：仅当没有用户定义的移动构造函数、移动赋值运算符、析构函数时自动生成
- **移动构造函数**：仅当没有用户定义的拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动赋值运算符、析构函数时自动生成
- **拷贝赋值运算符**：仅当没有用户定义的移动赋值运算符时自动生成
- **移动赋值运算符**：仅当没有用户定义的拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数、析构函数时自动生成

#### **为什么这样设计？**

1. **避免意外的浅拷贝**：如果类需要自定义移动语义，通常也需要自定义拷贝语义
2. **性能考虑**：强制程序员明确指定拷贝行为，避免意外的深拷贝
3. **资源管理安全**：确保资源管理的一致性和正确性
4. **RAII原则**：遵循资源获取即初始化原则

## **完整示例代码**

```
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <utility>

// 示例1: 只定义移动构造函数的类
class MoveOnly {
private:
    std::unique_ptr<int[]> data;
    size_t size;
    
public:
    // 构造函数
    MoveOnly(size_t s) : size(s), data(std::make_unique<int[]>(s)) {
        std::cout << "MoveOnly 构造函数, size = " << size << std::endl;
        for(size_t i = 0; i < size; ++i) {
            data[i] = static_cast<int>(i);
        }
    }
    
    // 自定义移动构造函数
    MoveOnly(MoveOnly&& other) noexcept 
        : data(std::move(other.data)), size(other.size) {
        std::cout << "MoveOnly 移动构造函数" << std::endl;
        other.size = 0;
    }
    
    // 自定义移动赋值运算符
    MoveOnly& operator=(MoveOnly&& other) noexcept {
        if(this != &other) {
            std::cout << "MoveOnly 移动赋值运算符" << std::endl;
            data = std::move(other.data);
            size = other.size;
            other.size = 0;
        }
        return *this;
    }
    
    // 拷贝构造函数被删除（编译器不会自动生成）
    // MoveOnly(const MoveOnly&) = delete; // 隐式删除
    
    // 拷贝赋值运算符被删除
    // MoveOnly& operator=(const MoveOnly&) = delete; // 隐式删除
    
    // 析构函数
    ~MoveOnly() {
        std::cout << "MoveOnly 析构函数, size = " << size << std::endl;
    }
    
    void print() const {
        std::cout << "MoveOnly data (size=" << size << "): ";
        if(data && size > 0) {
            for(size_t i = 0; i < std::min(size, size_t(5)); ++i) {
                std::cout << data[i] << " ";
            }
            if(size > 5) std::cout << "...";
        } else {
            std::cout << "(moved/empty)";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
};

// 示例2: 完整实现所有特殊成员函数的类
class CompleteClass {
private:
    int* data;
    size_t size;
    
public:
    // 构造函数
    CompleteClass(size_t s) : size(s), data(new int[s]) {
        std::cout << "CompleteClass 构造函数, size = " << size << std::endl;
        for(size_t i = 0; i < size; ++i) {
            data[i] = static_cast<int>(i * 10);
        }
    }
    
    // 拷贝构造函数
    CompleteClass(const CompleteClass& other) : size(other.size), data(new int[other.size]) {
        std::cout << "CompleteClass 拷贝构造函数" << std::endl;
        for(size_t i = 0; i < size; ++i) {
            data[i] = other.data[i];
        }
    }
    
    // 移动构造函数
    CompleteClass(CompleteClass&& other) noexcept : data(other.data), size(other.size) {
        std::cout << "CompleteClass 移动构造函数" << std::endl;
        other.data = nullptr;
        other.size = 0;
    }
    
    // 拷贝赋值运算符
    CompleteClass& operator=(const CompleteClass& other) {
        std::cout << "CompleteClass 拷贝赋值运算符" << std::endl;
        if(this != &other) {
            delete[] data;
            size = other.size;
            data = new int[size];
            for(size_t i = 0; i < size; ++i) {
                data[i] = other.data[i];
            }
        }
        return *this;
    }
    
    // 移动赋值运算符
    CompleteClass& operator=(CompleteClass&& other) noexcept {
        std::cout << "CompleteClass 移动赋值运算符" << std::endl;
        if(this != &other) {
            delete[] data;
            data = other.data;
            size = other.size;
            other.data = nullptr;
            other.size = 0;
        }
        return *this;
    }
    
    // 析构函数
    ~CompleteClass() {
        std::cout << "CompleteClass 析构函数, size = " << size << std::endl;
        delete[] data;
    }
    
    void print() const {
        std::cout << "CompleteClass data (size=" << size << "): ";
        if(data && size > 0) {
            for(size_t i = 0; i < std::min(size, size_t(5)); ++i) {
                std::cout << data[i] << " ";
            }
            if(size > 5) std::cout << "...";
        } else {
            std::cout << "(moved/empty)";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
};

// 示例3: 默认行为的类（所有特殊成员函数都由编译器生成）
class DefaultClass {
private:
    std::vector<int> data;
    
public:
    DefaultClass(size_t s) : data(s) {
        std::cout << "DefaultClass 构造函数, size = " << s << std::endl;
        for(size_t i = 0; i < s; ++i) {
            data[i] = static_cast<int>(i * 100);
        }
    }
    
    // 所有特殊成员函数都使用默认实现
    // DefaultClass(const DefaultClass&) = default;              // 拷贝构造
    // DefaultClass(DefaultClass&&) = default;                   // 移动构造
    // DefaultClass& operator=(const DefaultClass&) = default;   // 拷贝赋值
    // DefaultClass& operator=(DefaultClass&&) = default;        // 移动赋值
    // ~DefaultClass() = default;                                 // 析构函数
    
    void print() const {
        std::cout << "DefaultClass data (size=" << data.size() << "): ";
        for(size_t i = 0; i < std::min(data.size(), size_t(5)); ++i) {
            std::cout << data[i] << " ";
        }
        if(data.size() > 5) std::cout << "...";
        std::cout << std::endl;
    }
};

// 测试函数
void testMoveOnly() {
    std::cout << "\n=== 测试 MoveOnly 类 ===" << std::endl;
    
    MoveOnly obj1(5);
    obj1.print();
    
    // 移动构造
    MoveOnly obj2 = std::move(obj1);
    std::cout << "移动后:" << std::endl;
    obj1.print();  // 应该显示 moved/empty
    obj2.print();
    
    // 移动赋值
    MoveOnly obj3(3);
    obj3.print();
    obj3 = std::move(obj2);
    std::cout << "移动赋值后:" << std::endl;
    obj2.print();  // 应该显示 moved/empty
    obj3.print();
    
    // 下面的代码会编译错误，因为拷贝构造函数被删除
    // MoveOnly obj4 = obj3;  // 编译错误！
    // MoveOnly obj5(obj3);   // 编译错误！
    std::cout << "注意: 拷贝构造函数已被删除，无法进行拷贝操作" << std::endl;
}

void testCompleteClass() {
    std::cout << "\n=== 测试 CompleteClass 类 ===" << std::endl;
    
    CompleteClass obj1(4);
    obj1.print();
    
    // 拷贝构造
    CompleteClass obj2 = obj1;
    std::cout << "拷贝后:" << std::endl;
    obj1.print();  // 原对象不变
    obj2.print();
    
    // 移动构造
    CompleteClass obj3 = std::move(obj1);
    std::cout << "移动后:" << std::endl;
    obj1.print();  // 应该显示 moved/empty
    obj3.print();
    
    // 拷贝赋值
    obj1 = obj2;
    std::cout << "拷贝赋值后:" << std::endl;
    obj1.print();
    obj2.print();
    
    // 移动赋值
    obj2 = std::move(obj3);
    std::cout << "移动赋值后:" << std::endl;
    obj2.print();
    obj3.print();  // 应该显示 moved/empty
}

void testDefaultClass() {
    std::cout << "\n=== 测试 DefaultClass 类 ===" << std::endl;
    
    DefaultClass obj1(3);
    obj1.print();
    
    // 拷贝构造（使用默认实现）
    DefaultClass obj2 = obj1;
    std::cout << "拷贝后:" << std::endl;
    obj1.print();
    obj2.print();
    
    // 移动构造（使用默认实现）
    DefaultClass obj3 = std::move(obj1);
    std::cout << "移动后:" << std::endl;
    obj1.print();  // vector的移动后状态是有效但未指定的
    obj3.print();
}

// 编译时类型检查函数
template<typename T>
void checkCopyMoveability() {
    std::cout << "\n=== " << typeid(T).name() << " 的类型特征 ===" << std::endl;
    std::cout << "可拷贝构造: " << std::is_copy_constructible_v<T> << std::endl;
    std::cout << "可移动构造: " << std::is_move_constructible_v<T> << std::endl;
    std::cout << "可拷贝赋值: " << std::is_copy_assignable_v<T> << std::endl;
    std::cout << "可移动赋值: " << std::is_move_assignable_v<T> << std::endl;
}

int main() {
    std::cout << "C++ 移动构造函数与拷贝构造函数关系演示" << std::endl;
    std::cout << "========================================" << std::endl;
    
    // 类型特征检查
    checkCopyMoveability<MoveOnly>();
    checkCopyMoveability<CompleteClass>();
    checkCopyMoveability<DefaultClass>();
    
    // 功能测试
    try {
        testMoveOnly();
        testCompleteClass();
        testDefaultClass();
    } catch(const std::exception& e) {
        std::cerr << "异常: " << e.what() << std::endl;
    }
    
    std::cout << "\n程序结束" << std::endl;
    return 0;
}
```

## **预期输出分析**

运行程序后，你会看到：

1. **MoveOnly类**：
   - `可拷贝构造: 0` - 拷贝构造函数被删除
   - `可移动构造: 1` - 移动构造函数可用
   - 只能进行移动操作，无法拷贝
2. **CompleteClass类**：
   - 所有操作都可用
   - 可以看到拷贝和移动的不同行为
3. **DefaultClass类**：
   - 使用编译器生成的默认实现
   - 所有操作都可用

## **最佳实践建议**

### **1. Rule of Zero（零法则）**

尽量使用 RAII 和标准库容器，让编译器自动生成所有特殊成员函数：

```
class GoodClass {
    std::vector<int> data;        // 使用标准容器
    std::unique_ptr<Resource> res; // 使用智能指针
    // 无需自定义任何特殊成员函数
};
```

### **2. Rule of Five（五法则）**

如果必须自定义其中一个，通常需要自定义所有五个：

```
class ResourceManager {
public:
    ~ResourceManager();                                    // 析构函数
    ResourceManager(const ResourceManager&);              // 拷贝构造
    ResourceManager& operator=(const ResourceManager&);   // 拷贝赋值
    ResourceManager(ResourceManager&&) noexcept;          // 移动构造
    ResourceManager& operator=(ResourceManager&&) noexcept; // 移动赋值
};
```

### **3. 明确删除不需要的操作**

```
class NonCopyable {
public:
    NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;
    NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
    NonCopyable(NonCopyable&&) = default;
    NonCopyable& operator=(NonCopyable&&) = default;
};
```


<!-- markdown for nginx, see https://phus.lu -->
<script>
!function(){
	var dom = {
		element: null,
		get: function (o) {
			var obj = Object.create(this)
			obj.element = (typeof o == "object") ? o : document.createElement(o)
			return obj
		},
		add: function (o) {
			var obj = dom.get(o)
			this.element.appendChild(obj.element)
			return obj
		},
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			this.element.appendChild(document.createTextNode(t))
			return this
		},
		attr: function (k, v) {
			this.element.setAttribute(k, v)
			return this
		}
	}

	if (!document.head) return
	head = dom.get(document.head)
	head.add('meta').attr('charset', 'utf-8')
	head.add('meta').attr('name', 'viewport').attr('content', 'width=device-width,initial-scale=1')

	if (!document.body) {
		document.write(["<div class=\"container\">",
		"<h3>nginx.conf</h3>",
		"<textarea rows=6 cols=50>",
		"# download markdown.html to /wwwroot",
		"location ~ \\.md$ {",
		"    default_type text/html;",
		"    add_after_body /markdown.html;",
		"}",
		"</textarea>",
		"</div>"].join("\n"))
		return
	}

	var bodytext = document.body.innerHTML
	document.body.innerHTML = ''

	div = dom.get('div').attr('class', 'container')

	div.add('script').attr('src', 'https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/marked/0.5.2/marked.min.js').attr('integrity', 'sha256-zFUosuESzULu5P+SZdjRRtBZR8+1u5RZDlbt3Q5KL8U=').attr('crossorigin', 'anonymous')
	div.add('link').attr('rel', 'stylesheet').attr('href', 'https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/github-markdown-css/5.1.0/github-markdown-light.min.css').attr('integrity', 'sha256-WQx0Y6LLZeGv3V3NVVge+YIL5MIOt45RPuFdkyNodls=').attr('crossorigin', 'anonymous')

	title = decodeURIComponent(document.location.pathname.replace(/.*\//, '').replace(/\.html$/, ''))
	document.title = '《' + title.replace(/\.md$/, '') + '》'
	tbody = div.add('table').add('tbody')
	tbody.add('tr').add('th').text(title).attr('class', 'octicon-book')
	tbody.add('tr').add('td').add('div').attr('id', 'readme').attr('class', 'markdown-body')

	wait = function (name, callback) {
		var interval = 10; // ms
		window.setTimeout(function() {
			if (window[name]) {
				callback(window[name])
			} else {
				window.setTimeout(arguments.callee, interval)
			}
		}, interval)
	}
	wait('marked', function() {
		document.getElementById("readme").innerHTML = marked.parse(bodytext)
	})

	document.body.appendChild(div.element)
}()
</script>

<style>
body {
	margin: 0;
	font-family: "ubuntu", "Tahoma", "Microsoft YaHei", Arial, Serif;
}
.markdown-body {
	float: left;
	font-family: "ubuntu", "Tahoma", "Microsoft YaHei", Arial, Serif;
}
.container {
	padding-right: 15px;
	padding-left: 15px;
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	margin-left: auto;
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@media (min-width: 768px) {
	.container {
		max-width: 80%;
	}
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@media (min-width: 992px) {
	.container {
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	}
}
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	}
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.octicon-book {
	background-position: center left;
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	background-image: url("data:image/svg+xml;charset=utf8,%3Csvg xmlns='http://www.w3.org/2000/svg' width='16' height='16' viewBox='0 0 16 16'%3E%3Cpath d='M3,5 L7,5 L7,6 L3,6 L3,5 L3,5 Z M3,8 L7,8 L7,7 L3,7 L3,8 L3,8 Z M3,10 L7,10 L7,9 L3,9 L3,10 L3,10 Z M14,5 L10,5 L10,6 L14,6 L14,5 L14,5 Z M14,7 L10,7 L10,8 L14,8 L14,7 L14,7 Z M14,9 L10,9 L10,10 L14,10 L14,9 L14,9 Z M16,3 L16,12 C16,12.55 15.55,13 15,13 L9.5,13 L8.5,14 L7.5,13 L2,13 C1.45,13 1,12.55 1,12 L1,3 C1,2.45 1.45,2 2,2 L7.5,2 L8.5,3 L9.5,2 L15,2 C15.55,2 16,2.45 16,3 L16,3 Z M8,3.5 L7.5,3 L2,3 L2,12 L8,12 L8,3.5 L8,3.5 Z M15,3 L9.5,3 L9,3.5 L9,12 L15,12 L15,3 L15,3 Z' /%3E%3C/svg%3E");
}
</style>