深浅拷贝与 Rule of Zero / Five

复制成员不等于复制资源

编译器生成的拷贝通常逐个复制基类和成员。复制裸指针只复制地址，不复制所指对象；复制 vector 则调用 vector 的值语义复制，得到独立元素存储；复制 shared_ptr 则有意共享所有权。因此判断深浅拷贝，要沿着成员的所有权语义分析。

若一个类用裸指针独占资源，却只自定义 delete 析构，默认复制会让多个对象误认为自己独占同一资源，最终产生重复释放。并非所有浅拷贝都错误：非拥有的观察指针本来就应指向同一个外部对象，但必须明确它不能延长被观察对象的生命周期。

优先让成员承担所有权

Rule of Zero 指业务类通常无需自己声明拷贝、移动、赋值和析构，让 string、vector、unique_ptr 等成员完成工作。含 vector 的值对象自然可复制；含 unique_ptr 的对象自然不可复制但可移动，这常常正是所需契约。

Rule of Five 则提醒资源类型协调五个特殊成员，不要求每个都手写实现：可以 default，也可以 delete。用户声明析构，包括写 = default，会影响隐式移动的生成；而拥有移动构造的表达式也不意味着底层资源必然真的发生移动。

自定义深拷贝要包含失败语义

示例 DeepBox 需要独占存储且允许独立复制，因此拷贝构造分配新整数，赋值先构造临时副本再交换。如果分配失败，原目标保持不变；自赋值也不破坏数据。移动直接交给 unique_ptr，移动后的空状态通过 value() 明确定义为零。

复制并交换容易推理，但可能放弃复用已有容量，不能当成所有容器赋值的性能模板。真实资源类还应明确复制是否昂贵、移动是否能不抛出、移动后支持哪些操作，避免调用者把“有效状态”误当成“仍保留原值”。

最低标准 C++11 · 完整程序 · 下载 .cpp

#include <cassert>
#include <memory>
#include <utility>
#include <vector>

struct Values {
    std::vector<int> items;
};

class DeepBox {
    std::unique_ptr<int> value_;
public:
    explicit DeepBox(int value) : value_(new int(value)) {}
    DeepBox(const DeepBox& other)
        : value_(other.value_ ? new int(*other.value_) : nullptr) {}
    DeepBox& operator=(const DeepBox& other) {
        DeepBox temporary(other);
        value_.swap(temporary.value_);
        return *this;
    }
    DeepBox(DeepBox&&) noexcept = default;
    DeepBox& operator=(DeepBox&&) noexcept = default;
    ~DeepBox() = default;
    int value() const { return value_ ? *value_ : 0; }
    void set(int value) {
        if (value_) *value_ = value;
        else value_.reset(new int(value));
    }
};

int main() {
    Values a{{1, 2}};
    Values b = a;
    b.items[0] = 8;
    assert(a.items[0] == 1);
    DeepBox original(3);
    DeepBox copy = original;
    copy.set(7);
    assert(original.value() == 3 && copy.value() == 7);
    original = original;
    DeepBox moved = std::move(copy);
    assert(original.value() == 3);
    assert(moved.value() == 7 && copy.value() == 0);
}

在本地编译

g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread objects-copy.cpp -o example && ./example

预期结果

预期：正常退出、无输出；所有 assert 通过。

CHECK YOUR UNDERSTANDING

合上答案，试着解释。

如果 DeepBox 的语义改成只能转移、不能复制，最简单的 Rule of Zero 版本是什么？

继续查证

• cppreference：The rule of three/five/zero

标准草案链接会随工作草案更新；本文版本标记对应示例最低要求，不表示草案中的所有新规则都适用于旧标准。