赋值操作符的异常实现方式

赋值操作符的异常实现方式

在类的定义中，我们通常会重载赋值操作符，来替代编译器合成的版本，实现中会对每个类的成员变量进行具体的操作，比如下面的代码：

class Sales_Item
{
public:
    Sales_Item& operator=(const Sales_Item & rhs);
//other mebers and functions
private:
    char *pIsbn;
    int units_sold;
    double revenue;
};

Sales_Items& Sales_item::operator=(const Sales_Item & rhs)
{
    if(this != &rhs)
    {
        if(pIsbn)
            delete[] pIsbn;
        pIsbn = new char[strlen(rhs.pIsbn)+1];
        strcpy(pIsbn, rhs.pIsbn);
       
        units_sold = rhs.units_sold;
        revenue = rhs.revenue
    }
    return *this;
}

需要先判断是否为同一个对象，再用形参对象中的成员变量对当前对象成员变量进行赋值。类的成员变量涉及到内存、资源的分配时，需要重载赋值操作符，避免内存、资源的泄露和重复释放等问题。在某处看到一个重载赋值操作符定义如下：

T& T::operator = (const T& other)
{
    if(this != &other)
    {
        this->~T();
        new (this) T(other);
    }
    return *this;
}

可以看出这个operator=的定义上很简单，首先调用T类的析构函数，然后使用placement new在原有的地址上，以other为形参，调用T类的拷贝构造函数。在这种惯用法中，拷贝赋值运算符是通过拷贝构造函数实现的，它努力保证T的拷贝赋值运算符和拷贝构造函数完成相同的功能，使程序员无需再两个不同的地方编写重复代码。对于Sales_Item类，如果用这个operator=来代替其原有的实现，尽管不会出错，但这种定义是一种非常不好的编程风格，它会带来很多问题：

•它切割了对象。如果T是一个基类，并定义了虚析构函数，那么"this->~T();new (this) T(other);" 将会出现问题，如果在一个派生类对象上调用这个函数，那么这些代码将销毁派生类对象，并用一个T对象来代替，这几乎会破坏后面所有试图使用这个对象的代码，考虑如下代码：

//在派生类的赋值运算函数中通常会调用基类的赋值运算函数
Derived& Derived::operator=(const Derived& other)
{
    if(this != &rhs)
    {
        Base::operator=(other);
        //...现在对派生类的成员进行赋值...
    }

    return *this;
}

//本实例中，我们的代码是
class U :　public T{/*...*/};
U& U::operator=(const U& other)
{
    if(this != &rhs)
    {
        T::operator=(other);
        //...对U的成员进行赋值...
        //...但这已经不再是U的对象了，销毁派生类对象，并在派生类内存建立基类对象
    }

    return *this;    //同样的问题
}

在U的operator=中，首先调用父类T的operator=，那么会调用"this->T::~T();"，并且随后再加上对T基类部分进行的placement new操作，对于派生类来说，这只能保证T基类部分被替换。而更重要的是，在T类型的operator=中，虚函数指针会被指定为T类的版本，无法实现动态调用。如果要实现正确的调用，派生类U的operator=需要定义与父类T的operator=中同样的实现：

U& operator=(const U& rhs)
{
    if(this != &rhs)
    {
        this->~U();
        new(this)U(rhs);
    }

    return *this;
}

它不是异常安全的。在new语句中将调用T的拷贝构造函数。如果在这个构造函数抛出异常，那么这个函数就不是异常安全的，因为它在最后只销毁了旧的对象，而没有用其他对象来代替。

它改变了正常对象的生存期。根本问题在于，这种惯用法改变了构造函数和析构函数的含义。构造过程和析构过程应该与对象生存期的开始/结束对应，而在通常含义下，此时正是获取/释放资源的时刻。构造过程和析构过程并不是用来改变对象的值得。

它将破坏派生类。调用"this->T::~T();"，这种方法只是对派生类对象中"T"部分（T基类子对象）进行了替换。这种方法违背了C++的基本保证：基类子对象的生存期应该完全包含派生类对象的生存期——也就是说，通常基类子对象的构造要早于派生类对象，而析构要晚于派生类对象。特别是，如果派生类并不知道基类部分被修改了，那么所有负责管理基类状态的派生类都将失败。

测试代码：

class T
{
public:
    T(const char *pname, int nage)
    {
        name = new char[strlen(pname)+1];
        strcpy_s(name, strlen(pname)+1, pname);
        age = nage;
    }
    T(const T &rhs)
    {
        name = new char[strlen(rhs.name)+1];
        strcpy_s(name, strlen(rhs.name)+1, rhs.name);
        age = rhs.age;
    }
    T& operator=(const T& rhs)
    {
        if(this != &rhs)
        {
            cout<<"T&operator="<<endl;
            this->~T();
            new(this)T(rhs);
        }

        return *this;
    }
    virtual ~T()
    {
        if(name!=NULL)
            delete[] name;
        cout<<"~T()"<<endl;
    }
    virtual void print(ostream& out)const
    {
        out<<"name is "<<name<<", age is "<<age;
    }
private:
    char *name;
    int age;
};

ostream& operator<<(ostream& out, const T&t)
{
    t.print(out);
    return out;
}

class U:public T
{
public:
    U(const char *pname, int nage, const char *prace, int nchampion):T(pname, nage)
    {
        race = new char[strlen(prace)+1];
        strcpy_s(race, strlen(prace)+1, prace);
        champion = nchampion;
    }
    U(const U &rhs):T(rhs)
    {
        race = new char[strlen(rhs.race)+1];
        strcpy_s(race, strlen(rhs.race)+1, rhs.race);
        champion = rhs.champion;
    }
    U& operator=(const U& rhs)
    {
        if(this != &rhs)
        {
        /*    T::operator=(rhs);
            race = new char[strlen(rhs.race)+1];
            strcpy_s(race, strlen(rhs.race)+1, rhs.race);
            champion = rhs.champion;
            */
            this->~U();
            new(this)U(rhs);
        }

        return *this;
    }
    virtual ~U()
    {
        if(race!=NULL)
            delete[] race;
        cout<<"~U()"<<endl;
    }
    virtual void print(ostream& out)const
    {
        T::print(out);
        out<<", race is "<<race<<", champion number is "<<champion<<".";
    }
private:
    char *race;
    int champion;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    cout<<sizeof(T)<<"  "<<sizeof(U)<<endl;

    U u("Moon", 21, "Night Elf", 0);
    U t("Grubby", 21, "Orc", 2);

    u = t;
    cout<<u<<endl;

    return 0;
}

在重载operator=运算符时，另一个值得关注的是，用const来修饰返回值：

class T
{
public:
    T(int x=12):value(x){}
    const T& operator=(const T & rhs)
    {
        if(this != &rhs)
        {
            //implement
        }

        return *this;
    }
    int getValue()
    {
        return value;
    }
    void setValue(int x)
    {
        value = x;
    }
public:
    int value;
};

int main()
{
    T t1;
    T t2;
    t2 = t1;
    t2.setValue(21);

    return 0;
}

注意setValue函数改变了t2对象的value值，而line26赋值后，t2仍然可以调用setValue函数，这说明“返回const并不意味着类T本身为const，而只意味着你不能使用返回的引用来直接修改它指向的结构”。看看下面这段代码：

int main()
{
    T t1;
    T t2;
    (t2=t1).setValue(21);

    return 0;
}

这里直接对t2=t1的返回结果调用setValue，因为返回的是const&类型，所以不能调用此setValue函数。

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