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1.赋值运算符函数

1.赋值运算符函数

作者: 带带吴腾跃 | 来源:发表于2019-11-17 15:25 被阅读0次

    题目:如下为类型CMystring的声明,请为该类型添加赋值运算符函数。

    class CMystring
    {
    public:
        CMystring(char* pData = nullptr);
        CMystring(const CMystring &str);
        ~CMystring(void);
    private:
        char* m_pData;
    }
    

    首先,题目的意思是让你添加一个赋值运算符函数,什么叫赋值运算符函数呢?其实就是操作符重载,既然是添加赋值运算符,也就是=号,意思就是把=号重载,实现这个类的赋值。

    上述类中的三个成员函数:

    CMystring(char* pData = nullptr); // 构造函数
    CMystring(const CMystring &str); // 拷贝构造函数
    ~CMystring(void); // 析构函数
    

    运算符重载形式一般如下:

    返回值类型 operator 要重载但运算符 (传入的参数)
    

    对这个类进行赋值也就是让它的成员指针m_pData指向一个字符串。

    当面试官要求定义一个赋值运算符的时候,一般会关注如下几点:

    • 是否把返回值类型声明为该类型的引用,并在函数结束前返回实例自身的引用。只有返回一个引用,才可以连续赋值。否则,如果函数返回值是void,则应用该赋值运算符不能进行连续赋值。假设有3个CMystring的对象:str1、str2、str3,在程序中语句str1=str2=str3将不能通过编译。

    • 是否把传入的参数的类型声明为常量引用。如果传入的参数不是引用而是实例,那么从形参到实参会调用一次复制构造函数。把参数声明为引用可以避免这样的无谓消耗,提高代码效率。同时,我们在赋值运算符函数内不会改变传入的实例的状态,应该为传入的引用参数加上const关键字。

    • 是否释放实例自身已有的内存。如果我们在忘记分配新内存之前释放自身已有的空间,则程序会出现内存泄漏。

    • 判断传入的参数和当前实例(this)是不是同一个实例。如果是,则直接返回。如果事先不判断就进行赋值,那么在释放实例自身内存的时候就会导致严重的问题:当this和传入参数是同一个实例时,一旦释放了自身的内存,传入的参数的内存也同时被释放类,因此再也找不到需要赋值的内容了。

    考虑到如上四点,我们的程序如下:

    CMystring& CMystring::operator=(const CMystring &str)
    {
        if (this == &str)
        {
            return *this;
        }
        else
        {
            delete []m_pData;
            m_pData = nullptr;
    
            m_pData = new char[strlen(str.m_pData)+1];
            strcpy(m_pData,str.m_pData);
    
            return *this;
        }
    }
    

    上述代码中我们在分配内存之前先用delete释放了m_pData的内存,如果此时内存不足导致new char抛出异常,则m_pData将是一个空指针,这样非常容易导致程序崩溃。也就是说,一旦在赋值运算符函数内部欧抛出一个异常,CMystring的实例不再保持有效的状态,这就违背了异常安全性的原则。
    要想在赋值运算符函数中实现异常安全性,我们有两种办法。一种是先用new分配新内容,再用delete释放已有内容。这样只在分配内容成功之后再释放原来的内容,也就是当分配内存失败时我们能确保CMystring实例不会被修改。
    代码如下:

    CMystring& CMystring::operator=(const CMystring& str)
    {
        if (this != &str)
        {
            //先分配内存
            char *pTemp = new char[strlen(str.m_pData)+1];
            strcpy(pTemp,str.m_pData);
            //分配成功后释放原来的内存
            delete [] m_pData;
            m_pData = nullptr;
            m_pData = pTemp;
        }
        return *this;
    }
    

    但是有一种更好的办法,即创建一个临时实例,再交换临时实例和原来的实例。
    代码如下:

    CMystring& CMystring::operator=(const CMystring& str)
    {
        if (this != &str)
        {
            CMystring strTemp(str);
            char* pTemp = strTemp.m_pData;
            strTemp.m_pData = m_pData;
            m_pData = pTemp;
        }
        return *this;
    }
    

    或者写成这样:

    CMyString& CMyString::operator=(const CMyString& str)
    {
        if (this != &other)
        {
            CMyString temp(str);
            swap(temp.m_pData, m_pData);        
        }
        return *this;
    }
    

    在新的代码中,我们在CMystring的构造函数里用new 分配内存,即使分配失败抛出异常,但我们还没有修改原来的实例,所以实例还是有效的,这就保证了异常安全性。
    注:为什么要写成swap(temp.m_Data,m_pData)?不直接写成m_pData = temp.m_pData?
    因为你赋值之后你需要释放掉指针原来指向的内存,所以交换之后,temp就指向实例原来指向的内存块,由于temp是个局部变量,所以if执行完毕后temp会调用自身的析构函数释放内存,也就是释放掉了原来实例所指向的内存!

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