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C++ 赋值运算符'='的重载（浅拷…

2019-12-01 16:00:40来源：博客园阅读 ()

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：