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C++之《剑指offer》学习记录（4）：赋值运算符函数

news 2025/6/21 17:04:17

笔者最近在找工作时，无意间读到了一本名为《剑指offer》的书，粗略翻阅了一下，感觉这将会是一本能让我不再苦恼于笔试和面试“手搓代码”的书。故笔者写下该系列博客记录自己的学习历程，希望能和这本书的读者朋友们一起交流学习心得。
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本博客关键词：赋值运算符函数

由于笔者在读这本书之前没有听说过“赋值运算符函数”，所以第一次看有点没搞懂这个函数是什么意思，后来查阅了资料配合理解代码，才知道原来“赋值运算符函数”其实就是类中重载=运算符的函数。该函数的写法：ClassName& operator=(const ClassName& other);

题设

有如下类的声明，请为该类添加赋值运算符函数。（相比于书中的声明，这里我做了一些小修改。）

class MyClass
{
private:char *m_pData;public:MyClass(const char *pData = nullptr); // 构造函数MyClass(const MyClass &other); // 拷贝构造函数~MyClass(); // 析构函数
};

常规写法

如果我们只是写算法题，关注该函数本身即可，如果是在整个测试用例中写该函数，需要在类中声明，如下：

class MyClass
{
private:char *m_pData;public:MyClass(const char *pData = nullptr);MyClass(const MyClass &other);~MyClass();MyClass &operator=(const MyClass &other); // 赋值运算符函数
};

赋值运算符函数常规（初级）写法：

MyClass &MyClass::operator=(const MyClass &other)
{if (this == &other){return *this;}delete[] m_pData;m_pData = nullptr;m_pData = new char[strlen(other.m_pData) + 1];strcpy(m_pData, other.m_pData);return *this;
}

输入参数为什么是常量引用？首先使用const声明对象只读，保证了在赋值运算的过程中函数不会对原对象进行修改，保证了安全性；其次使用&表示输入为引用类型，避免了按值传参时对拷贝构造函数的调用，减少了调用开销，可以提高代码效率。
为什么函数返回类型是引用？函数返回引用，才能保证连续赋值（如a=b=c），如果返回类型是void，则不能实现连续赋值的功能。在类中this表示指向指向当前对象的指针，所以*this得到的就是当前对象的实例。
函数开头对赋值对象进行判断，如果是自赋值（this==&other），则直接返回。
如果不是自赋值，则在分配新内存之前先delete释放实例自身已有的内存，避免出现内存泄漏。

高级写法

相较于常规写法，高级写法实现了赋值运算符函数中的异常安全性。代码如下：

MyClass &MyClass::operator=(const MyClass &other)
{if (this != &other){MyClass Temp(other);  // 调用拷贝构造函数char *tempPtr = Temp.m_pData;Temp.m_pData = m_pData;m_pData = tempPtr;}return *this;
}

高级写法与常规写法相同的地方是都会对自赋值情况进行判断。
高级写法的主要高级之处在于，该写法通过创建临时实例，并通过一个临时变量交换临时实例与当前实例的目标值（m_pData），从而实现对当前实例进行赋值的同时还释放了实例自身原有的内存，避免了内存泄漏。在这个写法中，如果因为内存不足抛出了异常，但代码中并没有修改原来实例的状态，因此该实例的状态仍然是有效的。
该段代码在if判断语句里调用了拷贝构造函数，创建了一个临时实例，通过中间变量tempPtr让临时实例指向当前实例的m_pData，让当前实例指向临时实例的m_pData，由于临时实例来自于拷贝构造，所以此时临时实例的m_pData就是当前实例的目标m_pData。
由于该拷贝构造函数是在if判读语句里调用的，其生命周期就在这里if语句里，当if语句退出时，临时实例会自动调用析构函数释放内存，这是析构函数释放的内存实际上就是当前实例的m_pData指向的内存！

测试用例

#include <iostream>
#include <cstring>using namespace std;class MyClass
{
private:char *m_pData;public:MyClass(const char *pData = nullptr);MyClass(const MyClass &other);~MyClass();MyClass &operator=(const MyClass &other);void getData(){cout << m_pData << endl;}
};MyClass::MyClass(const char *pData)
{m_pData = new char[strlen(pData) + 1];strcpy(m_pData, pData);cout << "构造函数被调用" << endl;
}MyClass::MyClass(const MyClass &other)
{// 深拷贝m_pData = new char[strlen(other.m_pData) + 1];strcpy(m_pData, other.m_pData);cout << "拷贝构造函数被调用" << endl;
}// 普通写法
// MyClass &MyClass::operator=(const MyClass &other)
// {
//     if (this == &other)
//     {
//         cout << "赋值运算符函数被调用" << endl;
//         return *this;
//     }//     delete[] m_pData;
//     m_pData = nullptr;//     m_pData = new char[strlen(other.m_pData) + 1];
//     strcpy(m_pData, other.m_pData);
//     cout << "赋值运算符函数被调用" << endl;
//     return *this;
// }// 高级写法，实现了异常安全性
MyClass &MyClass::operator=(const MyClass &other)
{if (this != &other){MyClass Temp(other);char *tempPtr = Temp.m_pData;Temp.m_pData = m_pData;m_pData = tempPtr;}return *this;
}MyClass::~MyClass()
{delete[] m_pData;cout << "析构函数被调用" << endl;
}int main(int argc, char const *argv[])
{MyClass a("Tony");MyClass b("Amy");MyClass c(a);a.getData();b.getData();c.getData();c = c = b = a;a.getData();b.getData();c.getData();return 0;
}