Item 11:赋值运算符的自赋值问题 Effective C++笔记

C++ 异常 引用 指针 流水线 赋值运算符 运算符重载

Item 11: Handle assignment to self in operator=

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
}

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
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