Effective C++ 读书笔记 Item11 赋值运算符的自赋值问题

朱雀 2020-07-07 15:48 615阅读 0赞

如果我们选择重载一个类的赋值运算符，要注意在自赋值时仍然能够正确工作。自赋值看起来像是不正确的调用方式， 但是在C++中这是合法的而且常常是不可识别的。例如：

a[i] = a[j];
    *p1 = *p2;
    base = derived

之所以会出现自赋值的问题，是因为C++允许变量有别名（指针和引用），这使得一个数据可以有多个引用。

首先给一个错误的赋值运算符重载：

Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs){
        delete pb;                   // stop using current bitmap
        pb = new Bitmap(*rhs.pb);    // start using a copy of rhs's bitmap
        return *this;                // see Item 10
    }

当rhs == \*this时，delete pb使得rhs.pb成为空值，接下来new的数据便是空的。 最直接的解决办法很容易想到，判断两个地址是否相同：

Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs){
        if (this == &rhs) return *this;
        delete pb;                   // stop using current bitmap
        pb = new Bitmap(*rhs.pb);    // start using a copy of rhs's bitmap
        return *this;                // see Item 10
    }

这是一个自赋值安全的实现，但并没有实现异常安全。试想一下若new出现了异常，当前对象的pb便会置空。 空指针在C++中可是会引发无数问题的。。所以这不是一个好的实现，同时我们知道，在C++中仔细地排列语句顺序通常可以达到异常安全， 比如我们可以先申请空间，最后再delete：

Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs){
        Bitmap *pOrig = pb;               // remember original pb
        pb = new Bitmap(*rhs.pb);         // make pb point to a copy of *pb
        delete pOrig;                     // delete the original pb
        return *this;
    }

这样一来自赋值的判断也不需要了，当然如果你关心效率，也可以添加自赋值判断。 但这一点需要权衡：代码量的增加和判断语句都会影响指令的执行效率，例如指令预取、指令缓存、流水线都会变得更低效。

至此问题已经很清楚了，我们的目的便是自赋值安全和异常安全。一个更加通用的技术便是复制和交换（copy and swap）：

Widget& Widget::operator=(Widget rhs){
        swap(rhs);                // swap *this's data with
        return *this;             // the copy's
    }

这里是借助了swap的异常安全性，如何实现异常安全的swap可以参考Item 29。 注意到这里是传值而不是传引用，传参时编译器会自动copy一份rhs进来。 当然你也可以传引用进来再copy一份，但我们还是相信编译器比我们更擅长高效地copy一个对象。

总结一下，赋值运算符的重载要注意自赋值安全和异常安全。有三种方法：

1.  判断两个地址是否相同
2.  仔细地排列语句顺序
3.  Copy and Swap