Descrivi le regole del tre e del cinque (Rule of Three / Rule of Five) in C++11 e la loro importanza nella progettazione delle classi.

Risposta.

Regola del tre: se una classe gestisce una risorsa (ad esempio, memoria), allora se si implementa esplicitamente uno dei seguenti metodi, è necessario implementare anche gli altri:

• Distruttore
• Costruttore di copia
• Operatore di assegnazione di copia

C++11: Regola del cinque – sono state aggiunte operazioni di spostamento:

• Costruttore di spostamento
• Operatore di assegnazione di spostamento

La violazione di questa regola porta a errori nella gestione delle risorse, come la doppia eliminazione o perdite di memoria.

Esempio di codice:

class Buffer {
    char* data;
public:
    Buffer(size_t sz) : data(new char[sz]) {}
    ~Buffer() { delete[] data; }
    Buffer(const Buffer& other)
        : data(new char[strlen(other.data)+1]) { strcpy(data, other.data); }
    Buffer& operator=(const Buffer& other) {
        if (&other != this) {
            delete[] data;
            data = new char[strlen(other.data)+1];
            strcpy(data, other.data);
        }
        return *this;
    }
    // semantica di spostamento in C++11+:
    Buffer(Buffer&& other) noexcept : data(other.data) { other.data = nullptr; }
    Buffer& operator=(Buffer&& other) noexcept {
        if (&other != this) {
            delete[] data;
            data = other.data;
            other.data = nullptr;
        }
        return *this;
    }
};

Domanda trabocchetto.

È sufficiente implementare solo il distruttore se la classe gestisce un puntatore?

No. Senza le operazioni di copia e spostamento, quando si copia, si verificherà una doppia eliminazione della memoria. Ad esempio:

Buffer a(10);
Buffer b = a; // b e a elimineranno lo stesso puntatore!

Esempi di errori reali a causa della mancanza di conoscenza delle sottigliezze dell'argomento.

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Storia

Nella piattaforma di aggregazione dei dati per le telecomunicazioni, tutte le classi implementavano solo il distruttore. Dopo la refactoring della struttura si è verificato un crollo di massa a causa della doppia eliminazione: la copia degli oggetti causava comportamenti casuali.

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Storia

Nel progetto di un gioco mobile, si è dimenticato di implementare il costruttore di spostamento per la classe contenitore del buffer. Durante lo spostamento, l'oggetto veniva copiato, causando un'eccessiva copia dei dati e cali delle prestazioni.

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Storia

Nella libreria di serializzazione delle strutture dati, quando si restituiva un oggetto dalla funzione, veniva restituito un oggetto temporaneo, e il costruttore di copia effettuava una copia superficiale del puntatore. Si sono verificate numerose perdite, manifestatesi solo dopo mesi di lavoro.