如何正确地将 5 法则(或零法则)应用于包含带有字符串的自定义对象向量的类

How to properly apply rule of 5 (or zero?) to a class containing a vector of custom objects with strings

提问人:Arthur Dent 提问时间:4/27/2019 更新时间:4/27/2019 访问量:182

问:

我很难把我的大脑包裹在所有权上,并通过动作最大限度地提高性能。想象一下,这组模拟 Excel 工作簿的假设类。

namespace Excel {

class Cell
{
public:
  // ctors
  Cell() = default;
  Cell(std::string val) : m_val(val) {};
  // because I have a custom constructor, I assume I need to also
  // define copy constructors, move constructors, and a destructor.
  // If I don't my understanding is that the private string member 
  // will always be copied instead of moved when Cell is replicated 
  // (due to expansion of any vector in which it is stored)? Or will 
  // it be copied, anyways (so it doesn't matter or I could just 
  // define them as default)

  value() const { return m_val; }; // getter (no setter)
private:
  std::string m_val;
}

class Row
{
public:
  // ctors
  Row() = default;
  Row(int cellCountHint) : m_rowData(cellCountHint) {}

  // copy ctors (presumably defaults will copy private vector member)
  Row(const Row&) = default;
  Row& operator=(Row const&) = default;

  // move ctors (presumably defaults will move private vector member)
  Row(Row&& rhs) = default;
  Row& operator=(Row&& rhs) = default;

  // and if I want to append to internal vector, might I get performance
  // gains by moving in lieu of copying, since Cells contain strings of
  // arbitrary length/size?
  void append(Cell cell) { m_rowData.push_back(cell); };
  void append(Cell &&cell) { m_rowData.push_back(std::move(cell)); };
private:
  std::vector<Cell> m_rowData;
}

}

等等:

  • Worksheet 类将包含 Rows 的向量
  • Workbook 类将包含 Worksheets 的向量

我觉得没有必要为 MWE 实现最后两个,因为它们实际上与 Row 重复(我的假设是它们与 Row 的设计相同)。

我很困惑,不知道是否可以依赖默认值,或者我是否应该定义我自己的移动构造函数(而不是保持默认值)以确保移动而不是复制私有向量成员变量,但这对我来说非常令人困惑,我似乎只能找到一个过于简单的类示例,只有内置类型的成员。

C++ C++11 移动 零法则

评论

0赞 Igor Tandetnik 4/27/2019
“因为我有一个自定义构造函数,所以我认为我还需要定义复制构造函数、移动构造函数和析构函数。”不,你没有。 按原样,可复制和移动。 也不需要显式声明的复制和移动构造函数/赋值运算符。CellRow
0赞 user7860670 4/27/2019
如果要最大限度地提高性能,则不应按值接受字符串。
0赞 Arthur Dent 4/27/2019
@VTT有没有办法在构造函数中移动字符串?或者你推荐别的东西?
0赞 t.niese 4/27/2019
@VTT或写作,这就是 clang-tidy: modernize-pass-by-value 所暗示的。Cell(std::string val) : m_val(std::move(val)) {};
0赞 user7860670 4/27/2019
当然,您可以编写两个构造函数:一个接受对 const 限定字符串的 l 值引用并通过复制它来初始化字段,另一个接受对非 const 限定字符串的右值引用并移动它。@t.niese:这种方法的严重缺点是,总是在调用方一侧构建一个临时对象。

答:

5赞 bolov 4/27/2019 #1

如果一个类处理资源的所有权,那么该类应该只管理该资源。它不应该做任何其他事情。在本例中,定义所有 5 条(5 条规则)。

否则,类不需要实现 5 中的任何一个(0 规则)。

就这么简单。


现在,我已经看到这些规则的表述如下:如果一个类定义了 5 个中的任何一个,那么它应该定义所有规则。嗯,是的,也不是。其背后的原因是:如果一个类定义了 5 个中的任何一个,那么这是一个强有力的指标,表明该类必须管理资源,在这种情况下,它应该定义所有 5 个。因此,例如,如果您定义一个析构函数来释放资源,那么该类属于第一类,并且应该实现所有 5 个,但是如果您定义析构函数只是为了添加一些调试语句或执行一些日志记录,或者因为该类是多态的,那么该类不是第一类,因此您不需要定义所有 5 个类别。

如果您的类属于第二类,并且您至少定义了 5 个类别中的一个,那么您应该显式地定义 5 个类别中的其余部分。这是因为关于何时隐式声明 cpy/move ctors/assignments 的规则有点复杂。例如,定义 dtor 可以防止隐式声明 move ctor & assigment=default


// because I have a custom constructor, I assume I need to also
// define copy constructors, move constructors, and a destructor.

错。自定义构造函数不是 5 的一部分。


所有类都应遵循 0 规则,因为它们都不管理资源。

实际上,用户代码需要实现 5 类规则的情况非常罕见。通常,这是在库中实现的。因此,作为用户,几乎总是 for 规则为 0。


默认的复制/移动 ctor/assignments 执行预期的事情:复制的将复制每个成员,移动的将移动每个成员。好吧,如果存在不可移动的成员,或者只有 5 个成员中的一些成员,或者删除了 5 个成员中的一些成员,那么规则就会变得有点复杂,但没有意外的行为。默认值为 good。

评论

2赞 HolyBlackCat 4/27/2019
“如果你定义一个析构函数......因为类是多态的,所以该类不是第一个类别,所以你不需要定义所有 5 个“你仍然可能需要剩下的 4 个。定义析构函数可以防止生成移动 ctor&assignment(对性能没有好处),如果你希望你的类是可复制的,你还需要复制 ctor&assignment。=default=default=default