C++ 赋值运算符'='的重载(浅拷贝、深拷贝)
01 赋值运算符重载的需求
有时候希望赋值运算符两边的类型可以不匹配,比如:把一个 int 类型变量赋值给一个Complex(复数)对象,或把一个 char* 类型的字符串赋值给一个字符串对象,此时就需要重载赋值运算符‘=’。
需要注意的是:赋值运算符 =
只能重载为成员函数。
02 赋值运算符重载的例子
下面我们以自定义一个自己的字符串类代码的例子,讲解赋值运算符的重载函数。
class MyString // 字符串类
{
public:
// 构造函数,默认初始化1个字节的字符
MyString ():m_str(new char[1])
{
m_str[0] = 0;
}
// 析构函数,释放资源
~MyString()
{
delete [] m_str;
}
const char* c_str()
{
return m_str;
}
// 赋值运算符重载函数
// 重载=号使得 obj = "Hello" 能够成立
MyString & operator= (const char *s)
{
// 释放旧字符串资源
delete [] m_str;
// 生成新字符串的空间大小,长度多+1的目的是存放\0
m_str = new char[strlen(s) +1 ];
// 拷贝新字符串的内容
strcpy(m_str, s);
// 返回该对象
return *this;
}
private:
char * m_str; // 字符串指针
};
int main() {
MyString s;
s = "Hello~"; // 等价于s.operator=("Hello~");
std::cout << s.c_str() << std::endl;
// MyString s2 = "Hello!"; // 这条语句要是不注释就会编译报错
s = "Hi~"; // 等价于s.operator=("Hi~");
std::cout << s.c_str() << std::endl;
return 0;
}
输出结果:
Hello~
Hi~
重载=号运算符函数后,s = "Hello~";
语句就等价于 s.operator=("Hello~");
。
需要注意的一点是:上面的MyString s2 = "Hello!";
语句实际上是初始化语句,而不是赋值语句,因为是初始化语句,所以需要调用构造函数进行初始化,那么这时就需要有char*
参数的构造函数,由于我们没有定义此构造函数,所以就会编译出错。
03 浅拷贝和深拷贝
还是依据上面的例子,假设我们要实现最后一个语句的方式:
MyString s1,s2;
s1 = "this"; // 调用重载的赋值语句
s2 = "that"; // 调用重载的赋值语句
s1 = s2; // 如何实现这个??
s1 = s2;
语句目的希望是s1
对象放的字符串和s2
对象放的字符串象要一样,由于 =
号两边的类似都是对象,编译器会用原生的赋值运算符函数,但是这个原生的赋值运算符函数对于有指针成员变量的对象来说,是非常危险的!
浅拷贝
如果用原生的赋值运算符函数去赋值有指针成员变量的对象,就会使得两个对象的指针地址也是一样的,也就是两个对象的指针成员变量指向的地址是同一个地方,这种方式就是浅拷贝。
这时当一个对象释放了指针成员变量时,那么另外一个对象的指针成员变量指向的地址就是空的了,再次使用这个对象时,程序就会奔溃了,因为该对象的指针成员函数已经是个不合法的指针了!
深拷贝
如果对象里面有指针成员变量,则我们需要对原生的赋值运算符函数,防止出现程序出错现象的发生。
因此要在 class MyString
类里加上如下成员函数:
MyString & operator=(const MyString & s)
{
// 释放旧字符串资源
delete [] m_str;
// 生成新字符串的空间大小,长度多+1的目的是存放\0
m_str = new char[strlen(s.m_str) +1 ];
// 拷贝新字符串的内容
strcpy(m_str, s.m_str);
// 返回该对象
return *this;
}
这么做就够了吗?还有什么需要改进的地方吗?
我们在考虑下面的语句:
MyString s;
s = "Hello";
s = s; // 是否会有问题?
最后一个语句是否会有问题?
s = s;
等价于s.operator=(s)
,由于s和s是相同的对象,那么就没必要完全执行重载的赋值 =
的函数了,我们再加个判断,当左右两边是相同对象时,就直接返回该对象就好:
MyString & operator=(const MyString & s)
{
// 当左右两边是相同对象时,就直接返回该对象就
if(this == &s)
return *this;
delete [] m_str;
m_str = new char[strlen(s.m_str) +1 ];
strcpy(m_str, s.m_str);
return *this;
}
对operator=返回值类型的讨论
- void 好不好?
- MyString 好不好?
- 为什么是MyString &?
当我们重载一个运算符的时候,好的风格应该是尽量保留运算符原本的特性
考虑:
a = b = c;
这个赋值语句的顺序是先b = c
,然后在a = (b = c)
。如果返回的void
类型,那么a = (void)
显然是不成立的;(a = b) = c;
这个赋值语句会修改a
的值,如果返回的类型是MyString
对象,那么就无法修改a
的值了。
分别等价于:
a.operator=(b.operator=(c));
(a.operator=(b)).operator=(c);
所以综上考虑,operator=返回值类型是MyString &
是比较好的。
04 复制(拷贝)构造函数
上面的MyString
类是否就没有问题了?
MyString s;
s = "Hello";
MyString s1(s); // 要考虑这种情况,那就要重载复制(拷贝)构造函数
如果使用默认的复制(拷贝)构造函数,那就对有指针成员变量的对象会有问题,因为会默认的复制(拷贝)构造函数会导致两个对象的指针成员变量指向同一个的空间。
所以需要对复制(拷贝)构造函数重载,并实现深拷贝的方式:
MyString (const MyString &s)
{
m_str = new char[strlen(s.m_str) + 1];
strcpy(m_str, s.m_str);
}
05 小结
最后的所有代码,如下:
class MyString // 字符串类
{
public:
// 构造函数,默认初始化1个字节的字符
MyString ():m_str(new char[1])
{
m_str[0] = 0;
}
// 复制(拷贝)构造函数
MyString (const MyString &s)
{
m_str = new char[strlen(s.m_str) + 1];
strcpy(m_str, s.m_str);
}
// 析构函数,释放资源
~MyString()
{
delete [] m_str;
}
const char* c_str()
{
return m_str;
}
// 赋值运算符重载函数
// 重载=号使得 obj = "Hello" 能够成立
MyString & operator= (const char *s)
{
// 释放旧字符串资源
delete [] m_str;
// 生成新字符串的空间大小,长度多+1的目的是存放\0
m_str = new char[strlen(s) +1 ];
// 拷贝新字符串的内容
strcpy(m_str, s);
// 返回该对象
return *this;
}
// 赋值运算符重载函数
// 重载=号使得 obj1 = obj2 能够成立
MyString & operator=(const MyString & s)
{
// 当左右两边是相同对象时,就直接返回该对象就
if(this == &s)
return *this;
delete [] m_str;
m_str = new char[strlen(s.m_str) +1 ];
strcpy(m_str, s.m_str);
return *this;
}
private:
char * m_str; // 字符串指针
};
int main()
{
MyString s1,s2;
s1 = "Hello~"; // 等价于s1.operator=("Hello~");
std::cout << s1.c_str() << std::endl;
s2 = "Hi~"; // 等价于s2.operator=("Hi~");
std::cout << s2.c_str() << std::endl;
s1 = s2; // 等价于s1.operator=(s2);
std::cout << s1.c_str() << std::endl;
MyString s3(s1); // 复制构造函数
std::cout << s3.c_str() << std::endl;
return 0;
}
输出如下:
Hello~
Hi~
Hi~
Hi~
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