EffectiveC++学习笔记-条款11

条款11 在operator=中处理自赋值

自我赋值发生在对象被赋值给自己时：

class Widget{}
Wdiget w;
w = w;

这是合法的！当然可能太明显了。

但是这样：

a[i] = a[j];
*px = *py;

也是都有自我赋值的可能的。

下面举个例子来分析，假如你建立一个class用来保存一个指针指向的一块动态分配的位图。

class Bitmap{...};
class Wdiget
{
private:
Bitmap* pb;
}
//operator=的实现
Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
{
delete pb;
pb = new Bitmap(*rhs,pb);
return *this;
}

当然上面代码有很大问题，我们慢慢分析，假如*this和rhs是同一个对象，则相当于让pb指向一个已经被删除的对象。

阻止自我赋值

阻止这种事情发生的方法是：

Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
{
if(this == &rhs) return *this;
delete pb;
pb = new Bitmap(*rhs,pb);
return *this;
}

这可能是比较常用的方法，比如很多书籍上都是这么书写的。但是这样仍具有“异常安全性”问题。

一个小示例

我们举个示例具体说一下：

class SampleClass
{
private:
int a;
double b;
float* p;

public:
SampleClass& operator= (const SampleClass& s)
{
a = s.a;
b = s.b;
delete p;
p = new float(*s.p);
return *this;
}
};

复制代码

大致思路就是删除指针所指向的旧内容，而后再用这个指针指向一块新的空间，空间的内容填充s.p所指向的内容。但有两件事会导致这段代码崩溃，其一就是本条款所说的“自我赋值”。读者不妨想想看，如果

SampleClass obj;
obj = obj;

在赋值语句执行时，检测到obj.p已经有指向了，此时会释放掉obj.p所指向的空间内容，但紧接着下一句话就是：

p = new float(*s.p);

注意*s.p会导致程序崩溃，因为此时s.p也就是obj.p，对其取值*obj.p（根据优先级，这相当于*(obj.p)），obj.p已经在前一句话被释放掉了，所以这样的操作会有bug。

解决异常安全性问题

这样做确实能解决上面所说的第一问题：自我赋值。事实上还可能出现另一个问题导致代码崩溃，试想，如果p = new float(*s.p)不能正常分配空间怎么办，突然抛出了异常怎么办，这将导致原有空间的内容被释放，但新的内容又不能正常填充。有没有一个好的方法，在出现异常时，还能保持原有的内容不变呢？（可以提升程序的健壮性）

这有两种思路，书上先给出了这样的：

SampleClass& operator= (const SampleClass& s)
{
if(this == &s) return *this; //可以删掉
a = s.a;
b = s.b;
float* tmp = p; // 先保存了旧的指针
p = new float(*s.p); // 再申请新的空间，如果申请失败，p仍然指向原有的地址空间
delete tmp; // 能走到这里，说明申请空间是成功的，这时可以删掉旧的内容了
return *this;
}

大致的思路是保存好旧的，再试着申请新的，若申请有问题，旧的还能保存。这里可以删掉第一句话，因为“让operator具备异常安全往往自动获得自我赋值安全的回报”。

假如关心效率，可以把测试相等放回去，但是真的考虑效率就要在考虑一下，“自我赋值”的发生频率，因为加上测试相等会让代码变大，而且判断语句,prefetching、caching和pipelining等指令效率都会降低。

还有一种思路，就是先用临时的指针申请新的空间并填充内容，没有问题后，再释放到本地指针所指向的空间，最后用本地指针指向这个临时指针，像这样：

SampleClass& operator= (const SampleClass& s)
{
if(this == &s) return *this; //可以删掉
a = s.a;
b = s.b;
float* tmp = new float(*s.p); // 先使用临时指针申请空间并填充内容
delete p; // 若能走到这一步，说明申请空间成功，就可以释放掉本地指针所指向的空间
p = tmp; // 将本地指针指向临时指针
return *this;
}

上述两种方法都是可行，但还要注意拷贝构造函数里面的代码与这段代码的重复性，试想一下，如果此时对类增加一个私有的指针变量，这里面的代码，还有拷贝构造函数里面类似的代码，都需要更新，有没有可以一劳永逸的办法？

最终方案

本书给出了最终的解决方案：

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SampleClass& operator= (const SampleClass& s)
{
SampleClass tmp(s);
swap(*this, tmp);
return *this;
}

这样把负担都交给了拷贝构造函数，使得代码的一致性能到保障。如果拷贝构造函数中出了问题，比如不能申请空间了，下面的swap函数就不会执行到，达到了保持本地变量不变的目的。

一种进一步优化的方案如下：

SampleClass& operator= (const SampleClass s)
{
swap(*this, s);
return *this;
}

注意这里去掉了形参的引用，将申请临时变量的任务放在形参上了，可以达到优化代码的作用。