C++11における三の法則（Rule of Three）と五の法則（Rule of Five）について説明し、クラス設計における重要性を述べてください。

答え。

三の法則: クラスがリソース（例えばメモリ）を管理する場合、次のいずれかのメソッドを明示的に実装する場合、残りも実装する必要があります:

• デストラクタ
• コピーコンストラクタ
• コピー代入演算子

C++11: 五の法則 – 移動操作が追加されました:

• 移動コンストラクタ
• 移動代入演算子

このルールを破ると、ダブル削除やメモリリークなどのリソース管理のエラーが発生する可能性があります。

コード例:

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;
    }
    // C++11以降のムーブセマンティクス:
    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;
    }
};

トリック質問。

クラスがポインタを管理する場合、デストラクタだけを実装すれば十分ですか？

いいえ。コピーと移動の操作がない場合、コピー時にメモリの二重削除が発生します。例:

Buffer a(10);
Buffer b = a; // bとaは同じポインタを削除します！

このトピックの詳細を知らなかったための実際のエラーの例。

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ストーリー

通信データ集約プラットフォームでは、すべてのクラスでデストラクタのみを実装していました。構造のリファクタリング後、ダブルフリーによる大規模なクラッシュが発生しました: オブジェクトのコピーがランダムな動作を引き起こしました。

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ストーリー

モバイルゲームプロジェクトでは、バッファのコンテナクラスにムーブコンストラクタを実装し忘れました。移動時にオブジェクトがコピーされ、データの余分なコピーとパフォーマンスの低下が発生しました。

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ストーリー

データ構造のシリアライゼーションライブラリでは、関数からオブジェクトを返す際に、一時オブジェクトが返され、コピーコンストラクタがポインタの浅いコピーを作成していました。何ヶ月も経ってから現れた多くのメモリリークが発生しました。