為什麼關注拷貝

將某種資訊/資料從一個位置傳遞到另一個位置是程式中的常用操作，這一過程可以被視為（廣義的）拷貝。在編寫程式中，通常會涉及到兩種形式的拷貝：

• 深拷貝：真正對原始的資料進行復制，得到一個原始資料的副本；
• 淺拷貝：複製了變數的位元組內容，但對於指標變數而言，在新的位置上仍然是通過訪問資料的地址來間接獲取資料，原始資料只有一份。

可以看出，深淺拷貝的區分主要是針對指標而言。顯然，後一種方法沒有實現真正意義的複製，在進行淺拷貝後，對於後面資料的修改會影響到之前的原始資料，帶來難以發現的影響。

在編寫程式中，根據實際需要，這兩種方式都會被用到，合理的使用拷貝可以有效利用資源。但在實際場景中，由於不清楚這兩種操作的界限，在許多情況下會造成複雜的問題，C++設計了一些機制來約束自定義類中的拷貝行為。

拷貝基礎

在正式開始介紹拷貝之前，需要關注幾個與之相關的概念：

什麼時候發生拷貝

• 使用=操作定義變數
• 將一個實參傳遞給非引用的形參
• 從函式返回非引用的變數

可以看出，第一種情況是較為引起注意的拷貝，但是後兩種情況拷貝也會發生，並且很容易被忽略。

拷貝與引用

引用可以認為是原有資料的一種別名，它並不佔用新的資料空間（此處是指不會佔用與被引用資料一樣大的空間）。引用可以通過一種類似常量指標的方式實現的，在引用被宣告的時候就需要進行初始化。

通常不認為傳遞/返回引用的過程中進行了拷貝，即引用是我們所說的pass-by-reference，而拷貝指的是pass-by-value。

拷貝與移動

在許多時候，一個物件被拷貝之後很快就被銷燬或不再使用了，那麼這個拷貝操作顯得有些浪費資源。在這種情況下，可以使用移動操作避免拷貝。為了定義移動操作，需要在程式中區分右值和左值。

左值與右值

左右值的區別主要在於所表示物件的生命週期不同，左值是一個具有持久狀態的物件（變數），右值是一個字面量或者臨時物件。該右值物件與其他物件毫無聯絡，可以被銷燬或者進行變動，不會帶來其他負面影響。因此，移動操作主要是針對右值進行的。

我們所說的普通引用可以被視為左值引用，在引入右值的概念後，相對應的也有右值引用，右值引用只能繫結到字面量或者返回右值的表示式上，而不能繫結到左值上。（但是反過來是可以的）

哪些表示式返回左值

• 返回左值引用的函式
• 賦值操作
• 下標操作
• 解引用
• 前置遞增遞減

哪些表示式返回右值

• 返回非引用型別的函式
• 算術運算
• 後置遞增遞減

移動的目的，就是將一個左值轉化為右值引用從而避免拷貝。在這種情況下，需要符合之前的承諾，即完全切斷源物件與其他物件的聯絡，當作真正的右值來處理。此後源物件只能銷燬或者賦新值，這一操作應當由程式設計者保證。

自定義類中的拷貝控制

在一個自定義類中，有以下幾個特殊的成員函式與拷貝行為有關：

1. 建構函式
2. 解構函式
3. 拷貝建構函式
4. 拷貝賦值函式
5. 移動建構函式
6. 移動賦值函式

在預設情況下，C++會為自定義類合成這幾個特殊的成員函式，而根據類功能和設計不同，以上一些預設方法合成的函式可能會帶來意外危害。

三五法則是一個C++中對以上成員函式設計策略的建議。首先這裡要說明，Rule of Three/Five並不是法則的內容有三條或者五條，而是為了說明這個法則針對的物件是三個函式（以上2-4）還是五個函式（2-6），後者是C++11後開始支援的。三五法則的實質就是為了對拷貝行為進行控制，避免潛在的問題。

法則具體內容可以參考：https://smartkeyerror.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/Phyduck/c%2B%2B/copy-control/4.%20%E4%B8%89%E4%BA%94%E6%B3%95%E5%88%99.pdf

總結

簡要梳理一下要做的事，實際上就是區分幾種操作，以及認識三種操作應當在什麼場景下進行。

傳遞資訊的操作分別為：

• 使用引用（pass-by-reference）
• 使用拷貝（pass-by-value）
  • 使用淺拷貝（預設拷貝建構函式）
    • 但是在使用淺拷貝的時候需要注意某些隱含的情況，比如指標拷貝後帶來的兩次記憶體釋放問題
    • 如果不能確定，最好是將拷貝構造定義為預設刪除，或者使用智慧指標
    • 自己定義一個合理的拷貝建構函式最好
  • 對於不會在其他處使用的變數，可以使用移動操作配合移動構造/移動賦值函式來實現拷貝功能
    • 需要確保這個被移動的變數之後處於待銷燬的狀態，後續程式不再修改它，否則會帶來錯誤
  • 使用深拷貝

不同情況需要不同的場景支援，這個並不是絕對的，需要個人結合情況分析。