剑指offer (01)：赋值运算符函数 (C++ 实现)

1 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;
};

2 题解

这道题就是一道重载赋值运算符为成员函数的题。需要考虑以下几点：

是否把返回值的类型声明为该类型的引用（CMystring& ...），并在函数结束后返回实例的引用（*this）。只有返回一个，才可以连续赋值。否则，如果返回值是void，将不能连续赋值。
是否把传入的参数的类型声明为常量引用（const CMystring &str）。如果传入的不是引用而是实例，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，提高效率。同时，我们在函数内不会修改传入的实例的状态，因此应该加上const关键字。
是否释放实例自身已有的内存。若未在分配空间前释放自身已有的空间，将会造成内存泄漏。
判断传入的参数和当前的实例（*this）是不是同一个实例。如果是，则不赋值。如果不判断，在释放自身内存时，也会删除原有的内存，就再也找不到赋值的内容。

2.1 经典解法，初级程序员

CMyString& CMyString::operator=(const CMystring& str)
{// 判断是否为自身if(this == &str)return *this;// 赋值前先删除原有内容delete []m_pData;m_pData = nullptr;m_pData = new char[strlen(str.m_pData) + 1];strcpy(m_pData, str.m_pData);return *this;
}

注意：

这样做乍一看很不错，但是在分配内存之前先用 delete 释放了实例 m_pData 的内存。此时，若内存不足导致new char 抛出异常，则 m_pData 就是一个空指针，容易导致程序崩溃，也丢失了我们自身原来的内容。

要想解决这个问题，有两个办法：

先new 分配新内容，再delete 释放已有内容。这样及时分配内存失败，亦可以保留原先的实例不会被修改。
更好的办法是用赋值的实例创建一个临时实例，再交换临时实例和原来的实例。

2.2 高级解法，考虑异常安全性

CMyString & CMyString::operator=(const CMyString & str)
{if (this != &str){// 创建临时实例，相当于把要赋值的内容也传入了临时变量！CMyString strTemp(str);  // 然后交换指向，新换旧，旧换新, 完成赋值。char* pTemp = strTemp.m_pData;strTemp.m_pData = m_pData;m_pData = pTemp;}return *this;
}

由于strTemp 是一个局部变量，当程序运行到if 的外面时，也就出了改变量的作用域，就会自动调用 strTemp 的析构函数，释放掉原有的内存。

同时我们在 CMystring 的构造函数里用 new 分配内存。若内存不足抛出诸如 bad_alloc 异常，但我们还没有修改原来实例的状态，这也就保证了异常安全性。

3 完整代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  // 否则报不安全，VS2015#include <cstdio>
#include <cstring>class CMyString
{
public:CMyString(char* pData = nullptr);CMyString(const CMyString& str);~CMyString(void);  CMyString& operator = (const CMyString& str);  // 重载运算符 =   void Print();  private:char* m_pData;
};CMyString::CMyString(char * pData)
{if (pData == nullptr)  // 判断是否为空指针{m_pData = new char[1];m_pData[0] = '\0';}else{int length = strlen(pData);m_pData = new char[length + 1];strcpy(m_pData, pData);}
}CMyString::CMyString(const CMyString & str)
{int length = strlen(str.m_pData);m_pData = new char[length + 1];strcpy(m_pData, str.m_pData);
}CMyString::~CMyString()
{delete[] m_pData;
}/*
// 初级做法，未考虑内存不足时的异常安全性
CMyString& CMyString::operator=(const CMystring& str)
{// 判断是否为自身if(this == &str)return *this;// 赋值前先删除原有内容delete []m_pData;m_pData = nullptr;m_pData = new char[strlen(str.m_pData) + 1];strcpy(m_pData, str.m_pData);return *this;
}
*/// 高级做法 A = B
CMyString & CMyString::operator=(const CMyString & str)
{if (this != &str){// 创建临时实例，相当于把要赋值的内容也传入了临时变量！CMyString strTemp(str);  // 然后交换指向，新换旧，旧换新, 完成赋值。char* pTemp = strTemp.m_pData;strTemp.m_pData = m_pData;m_pData = pTemp;}return *this;
}void CMyString::Print()
{printf("%s", m_pData);
}// ============================= 测试用例 =================================
// 正常赋值
void Test1()
{printf("Test1 begins:\n");char* text = "Hello world";CMyString str1(text);CMyString str2;str2 = str1;printf("The expected result is: %s.\n", text);printf("The actual result is: ");str2.Print();printf(".\n");
}// 赋值给自己
void Test2()
{printf("Test2 begins:\n");char* text = "Hello world";CMyString str1(text);str1 = str1;printf("The expected result is: %s.\n", text);printf("The actual result is: ");str1.Print();printf(".\n");
}// 连续赋值
void Test3()
{printf("Test3 begins:\n");char* text = "Hello world";CMyString str1(text);CMyString str2, str3;str3 = str2 = str1;printf("The expected result is: %s.\n", text);printf("The actual result is: ");str2.Print();printf(".\n");printf("The expected result is: %s.\n", text);printf("The actual result is: ");str3.Print();printf(".\n");
}int main(int argc, char* argv[])
{Test1();Test2();Test3();return 0;
}

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