Effective C++ 11:赋值运算符的自赋值问题
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
}
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:
- 判断两个地址是否相同
- 仔细地排列语句顺序
- Copy and Swap
本文采用 知识共享署名 4.0 国际许可协议(CC-BY 4.0)进行许可,转载注明来源即可: https://harttle.land/2015/07/30/effective-cpp-11.html。如有疏漏、谬误、侵权请通过评论或 邮件 指出。