劍指offer-面試1：賦值運算符函數（C++ operator重構）

在面試的時候有種題型是要求寫代碼定義一個類型或者實現類型中的成員函數 。

題目： 如下爲類型CMyString的聲明，請爲該類型添加賦值運算符函數。

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

    private:
        char * m_pData;
};

分析

當面試官要求應聘者定義一個賦值運算符函數時，會在檢查應聘者寫出的代碼時關注如下幾點：

• 是否把返回值的類型聲明爲該類型的引用，並在函數結束前返回實例自身的引用（即*this）。只有返回一個引用，纔可以允許連續賦值。否則如果函數的返回值是void，應用該賦值運算符將不能做連續賦值。假設有3個CMyString的對象：str1、str2和str3，在程序中語句str1=str2=str3將不能通過編譯。
• 是否把穿入的參數的類型聲明爲常量引用。如果傳入的參數不是引用而是實例，那麼從形參到實參會調用一次複製構造函數。把參數聲明爲引用可以避免這一無謂消耗，能提高代碼的效率。同時，在賦值運算符函數內不會改變傳入的實例的狀態，因此應該爲傳入的引用參數加上const關鍵字。
• 是否釋放實例自身已有的內存。如果忘記在分配內存之前釋放自身已有的空間，程序將出現內存泄露。
• 是否判斷傳入的參數和當前的實例（*this）是不是同一個實例。如果是同一個，則不進行賦值操作，直接返回。如果事先不判斷就進行賦值，那麼在釋放自身的內存時就會導致嚴重的問題：當*this和傳入的參數是同一個實例時，那麼一旦釋放了自身的內存，傳入的參數的內存也同時被釋放了，因此找不到需要賦值的內容了。

經典的解法，適用於初級程序員

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;
}

異常安全性的解法

在前面的函數中，分配內存之前先用了delete釋放了實例m_pdata的內存。如果此時內存不足導致 new char 拋出異常，m_pdata將是一個空指針，這樣非常容易導致程序崩潰。也就是一旦在賦值運算符函數內部拋出一個異常，CMyString的實例不再保持有效的狀態，這就違背了異常安全性（Exception Safety）原則。

要想在賦值運算符函數中實現異常安全性，兩種方法。一個簡單的辦法是先用new分配新內容再用delete釋放已有的內容。這樣只在分配內容成功之後再釋放原來的內容，也就是當分配內存失敗時我們能確保CMyString的實例不會被修改。還有個辦法就是先創建一個臨時實例，再交換臨時實例和原來的實例。

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;
}

測試用例&源代碼

（1）把一個CMyString的實例賦值給另外一個實例

（2）把一個CMySTring實例賦值給它自己

（3）連續賦值

#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;
}


// ====================測試代碼====================
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;
}

// 賦值給自己
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;
}

// 連續賦值
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;
}

本題考點

（1）考查對C++基礎語法的理解，如運算符函數、常量引用等

（2）考查對內存泄露的理解

（3）對高級C++程序員，考查對代碼異常安全性的理解。

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代碼參考網址