C++ the rule of five

在 C++ 11 之前有所謂 the rule of three，也就是自訂類別有寫自己的複製建構子、複製賦值運算子或解構子其中之一，應該將其他兩個也補上，因為通常編譯器自動產生的不會符合你需要的，不然你也不用自己寫了對吧。

在 C++ 11 後，因為多了移動語意，所以還要加上兩個特別的函式，也就是移動建構子和移動賦值運算子。

那要怎麼寫呢？假設有一個自訂類別 Foo，有兩個成員變數，一個是內建型別 int，另一個是自訂型別 std::vector

class Foo {
private:
    int id_;
    std::vector ticks_;
};

以下示範正確的宣告及實作方法。

首先是建構子，需不需要傳參數是根據此類別的需求而定，請至少寫一種，正確的寫法是使用 initializer list，也就是冒號 (:) 後面接成員變數的初始化，如果是在 body 內用賦值的，其實效率會慢，因為實際行為是先用 defualt 建構子建構出成員變數，再用複製賦值運算子拷貝一次：

class Foo {
public:
    // constructor
    Foo() : id_(0), ticks_() {}

    // constructor
    Foo(int id, const std::vector& ticks) : id_(id), ticks_(ticks) {}

    // constructor 不好的寫法，先用預設建構子建構出 int 及 std::vector，再用 = 賦值一次
    Foo(int id, const std::vector& ticks) {
        id_ = id;
        ticks_ = ticks;
    }

private:
    int id_;
    std::vector ticks_;
};

第二個是解構子，解構子很簡單，首先考慮此函式有沒有指標需要 delete，有的話建議改用 smart point，再來考慮此類別有沒有虛擬函式，有的話就加 virtual，沒有的話就不用加：

class Foo {
public:
    // destructor 沒有其他虛擬函式不用加上 virtual
    ~Foo() {}

    // 或

    // destructor 有其他虛擬函式就加上 virtual
    virtual ~Foo() {}

private:
    int id_;
    std::vector ticks_;
};

第三個是複製建構子和移動建構子，一樣要使用 initializer list 的寫法，要注意的是移動建構子，如果有成員變數不是內建型別，請使用 std::move 包起來，這樣才可以轉成 rvalue，因為具名的右值參考 (named rvalue reference) 其實是左值 (rvalue)，也就是程式中的 Foo&& rhs：

class Foo {
public:
    // copy constructor
    Foo(const Foo& rhs) : id_(rhs.id_), ticks_(rhs.ticks_) {}

    // move constructor
    Foo(Foo&& rhs) : id_(rhs.id_), ticks_(std::move(rhs.ticks_)) {} // 雖然 rhs 型別是 Foo&&，但其實是左值，因此要用 std::move 強制轉換成右值

private:
    int id_;
    std::vector ticks_;
};

最後是複製賦值運算子及移動賦值運算子，要注意的是需要先檢查是不是自我賦值，也就是撇除程式中 x = x 或 x = std::move(x) 的寫法，再來移動賦值運算子一樣非內建型別要用 std::move 包起來：

class Foo {
public:
    // copy assignment
    Foo& operator=(const Foo& rhs) {
        if (this != &rhs) { // 檢查自我賦值
            id_ = rhs.id_;
            ticks_ = rhs.ticks_;
        }

        return *this;
    }

    // move assignment
    Foo& operator=(Foo&& rhs) {
        if (this != &rhs) { // 檢查自我賦值
            id_ = rhs.id_;
            ticks_ = std::move(rhs.ticks_); // 非內建型別用 std::move 包起來
        }

        return *this;
    }

private:
    int id_;
    std::vector ticks_;
};

注意 assignment 正確寫法要傳回自己的參考

Foo& operator=(const Foo&);

Foo& operator=(Foo&&);

不然沒辦法這樣賦值

foo1 = foo2 = foo3;

而跟內建型別的賦值行為不同，對使用你自訂類別的使用者來說不是好的使用體驗。

最後，新寫一個類別時不要怕麻煩，養成好習慣一開始寫好就可以避免未來很多 debug 的時間。