【剑指Offer——名企面试官精讲典型编程题】【题1：赋值运算符函数】本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路

本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

《剑指Offer——名企面试官精讲典型编程题》代码
作者：何海涛
面试题1：赋值运算符函数
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 = nullptr);
    CMyString(const CMyString& str);
    ~CMyString(void);

    CMyString& operator = (const CMyString& str);

    void Print();
      
private:
    char* m_pData;
};

需要关注的点：

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力自身的引用（*this）只有返回一个应用，才可以连续赋值。否则，如果函数的返回值是void，则应用该赋值运算符将不能进行连续赋值。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。
是否把传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样的无谓小号，能提高代码的效率。同时，我们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。如果我们忘记在分配新内存之前释放自身已有的空间，则程序将会出现内存泄漏。
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，那么在释放实例自身内存的时候就会导致严重的问题：当this和传入的参数是同一个实例时，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，因此再也找不到需要赋值的内容了。
类型CMyString的声明

#include<cstring>
#include<cstdio>

//类型CMyString的声明：
class CMyString
{
public:
    CMyString(char* pData = nullptr);
    CMyString(const CMyString& str);
    ~CMyString(void);

    CMyString& operator = (const CMyString& str);

    void Print();
      
private:
    char* m_pData;
};


CMyString::CMyString(char *pData)
{
    if(pData == nullptr)
    {
        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;
}

经典解法：

//经典解法
CMyString& CMyString::operator = (const CMyString& str)
{
    if(this == &str)
        return *this;

    delete []m_pData;
    m_pData = nullptr;

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

    return *this;
}

测试代码：

// ====================测试代码====================
void CMyString::Print()
{
    printf("%s", m_pData);
}

void Test1()
{
    printf("Test1 begins:\n");

    char* text = "Hello world";

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

    printf("The expected result is: %s.\n", text);

    printf("The actual result is: ");
    str2.Print();
    printf(".\n");
}

// 赋值给自己
void Test2()
{
    printf("Test2 begins:\n");

    char* text = "Hello world";

    CMyString str1(text);
    str1 = str1;

    printf("The expected result is: %s.\n", text);

    printf("The actual result is: ");
    str1.Print();
    printf(".\n");
}

// 连续赋值
void Test3()
{
    printf("Test3 begins:\n");

    char* text = "Hello world";

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

    printf("The expected result is: %s.\n", text);

    printf("The actual result is: ");
    str2.Print();
    printf(".\n");

    printf("The expected result is: %s.\n", text);

    printf("The actual result is: ");
    str3.Print();
    printf(".\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();

    return 0;
}

运行结果：

考虑异常安全性的解法前面的解法中，在分配内存之前先用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，则m_pData将是一个空指针，这样非常容易导致程序崩溃。也就是说，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。

有以下两种方法解决异常安全性：

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。
先创建一个临时实例，再交换临时实例和原来的实例。

//考虑异常安全性的解法
CMyString& CMyString::operator = (const CMyString& str)
{
    if(this == &str)
    {
        CMyString strTemp(str);
        
        char* pTemp = strTemp.m_pData;
        strTemp.m_pData = _pData;
        m_pData = pTemp;
    }

    return *this;
}

在这个函数中，我们先创建一个临时实例strTemp,接着把strTemp.mpData和实例自身的m_pData进行交换。由于strTemp是一个局部变量，但程序运行到if的外面时也就出了该变量的作用域，就会自动调用 strTemp的析构函数，把 strTemp.m_pData 所指向的内存释放掉。由于strTemp.m_pData指向的内存就是实例之前m_pData的内存，这就相当于自动调用析构函数释放实例的内存。在新的代码中，我们在CMyString的构造函数里用new分配内存。如果由于内存不足抛出诸如bad_alloc等异常，但我们还没有修改原来实例的状态，因此实例的状态还是有效的，这也就保证了异常安全性。

Reference

zhulintao/CodingInterviewChinese2/1_AssignmentOperator/AssignmentOperator.cpp