剑指offer-面试1：赋值运算符函数（C++ operator重构）

在面试的时候有种题型是要求写代码定义一个类型或者实现类型中的成员函数 。

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 = NULL );
        CMyString( const CMyString& str );
        ~CMyString( void );

    private:
        char * m_pData;
};

分析

当面试官要求应聘者定义一个赋值运算符函数时，会在检查应聘者写出的代码时关注如下几点：

• 是否把返回值的类型声明为该类型的引用，并在函数结束前返回实例自身的引用（即*this）。只有返回一个引用，才可以允许连续赋值。否则如果函数的返回值是void，应用该赋值运算符将不能做连续赋值。假设有3个CMyString的对象：str1、str2和str3，在程序中语句str1=str2=str3将不能通过编译。
• 是否把穿入的参数的类型声明为常量引用。如果传入的参数不是引用而是实例，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一无谓消耗，能提高代码的效率。同时，在赋值运算符函数内不会改变传入的实例的状态，因此应该为传入的引用参数加上const关键字。
• 是否释放实例自身已有的内存。如果忘记在分配内存之前释放自身已有的空间，程序将出现内存泄露。
• 是否判断传入的参数和当前的实例（*this）是不是同一个实例。如果是同一个，则不进行赋值操作，直接返回。如果事先不判断就进行赋值，那么在释放自身的内存时就会导致严重的问题：当*this和传入的参数是同一个实例时，那么一旦释放了自身的内存，传入的参数的内存也同时被释放了，因此找不到需要赋值的内容了。

经典的解法，适用于初级程序员

CMyString & CMyString::operator = ( const CMyString &str )
{
    if( this== &str )
        return *this;

    delete []m_pData;
    m_pData = NULL;
    m_pData = new char[ strlen(str.m_pData) + 1 ];
    strcpy( m_pData, str.m_pData );

    return *this;
}

异常安全性的解法

在前面的函数中，分配内存之前先用了delete释放了实例m_pdata的内存。如果此时内存不足导致 new char 抛出异常，m_pdata将是一个空指针，这样非常容易导致程序崩溃。也就是一旦在赋值运算符函数内部抛出一个异常，CMyString的实例不再保持有效的状态，这就违背了异常安全性（Exception Safety）原则。

要想在赋值运算符函数中实现异常安全性，两种方法。一个简单的办法是先用new分配新内容再用delete释放已有的内容。这样只在分配内容成功之后再释放原来的内容，也就是当分配内存失败时我们能确保CMyString的实例不会被修改。还有个办法就是先创建一个临时实例，再交换临时实例和原来的实例。

CMyString & CMyString::operator = ( const CMyString &str )
{
    if( this != &str )
    {
        CMyString strTemp( str );
        char *pTemp = strTemp.m_pData;
        strTemp.m_pData = m_pData;
        m_pData = pTemp;
    }
    return *this;
}

测试用例&源代码

（1）把一个CMyString的实例赋值给另外一个实例

（2）把一个CMySTring实例赋值给它自己

（3）连续赋值

#include<iostream>
#include<string.h>

using namespace std;

class CMyString
{
    public:
        CMyString( char * pData = NULL );
        CMyString( const CMyString& str );
        ~CMyString( void );

        CMyString& operator = (const CMyString& str);

        void Print();


    private:
        char * m_pData;
};
CMyString::CMyString(char *pData)
{
    if(pData == NULL)
    {
        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;
}


CMyString & CMyString::operator = ( const CMyString &str )
{
    if( this== &str )
        return *this;

    delete []m_pData;
    m_pData = NULL;
    m_pData = new char[ strlen(str.m_pData) + 1 ];
    strcpy( m_pData, str.m_pData );

    return *this;
}


// ====================测试代码====================
void CMyString::Print()
{
    cout<< m_pData << endl;
}

void Test1()
{
    cout<< "Test1 " << endl;

    char* text = "Hello world";

    CMyString str1(text);
    CMyString str2;
    str2 = str1;

    cout << "The expected result is: " <<  text << endl ;
    cout << "The actual result is: " ;
    str2.Print();
    cout <<endl;
}

// 赋值给自己
void Test2()
{
    cout << "Test2 ";

    char* text = "Hello world";

    CMyString str1(text);
    str1 = str1;

    cout << "The expected result is: " << text << endl;
    cout << "The actual result is: ";
    str1.Print();
    cout << endl;
}

// 连续赋值
void Test3()
{
    cout << "Test3 " << endl;

    char* text = "Hello world";

    CMyString str1(text);
    CMyString str2, str3;
    str3 = str2 = str1;

    cout << "The expected result is: " << text <<endl;
    cout << "The actual result is: ";
    str2.Print();
    cout << endl;

    cout << "The expected result is: " << text <<endl;
    cout << "The actual result is: ";
    str3.Print();
    cout << endl;
}

int main( )
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();

    return 0;
}

本题考点

（1）考查对C++基础语法的理解，如运算符函数、常量引用等

（2）考查对内存泄露的理解

（3）对高级C++程序员，考查对代码异常安全性的理解。

代码参考网址