異常安全的CMyString賦值運(yùn)算符函數(shù)重載

問題：給出如下CMyString的聲明，要求為該類型添加賦值運(yùn)算符函數(shù)。

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

當(dāng)面試官要求應(yīng)聘者定義一個(gè)賦值運(yùn)算符函數(shù)時(shí)，他會(huì)關(guān)注如下幾點(diǎn)：

·???????? 是否把返回值的類型聲明為該類型的引用，并在函數(shù)結(jié)束前返回實(shí)例自身（即*this）的引用？只有返回一個(gè)引用，才可以允許連續(xù)賦值。否則如果函數(shù)的返回值是void，假設(shè)有三個(gè)CMyString的對(duì)象，str1、str2和str3，在程序中語句str1=str2=str3將不能通過編譯。

·???????? 是否把傳入的參數(shù)的類型聲明為常量引用？如果傳入的參數(shù)不是引用而是實(shí)例，那么從形參到實(shí)參會(huì)調(diào)用一次構(gòu)造拷貝函數(shù)。把參數(shù)申明為引用可以避免這樣的無謂消耗，能提高代碼的效率。同時(shí)，我們?cè)谫x值運(yùn)算符函數(shù)內(nèi)是不會(huì)改變傳入的實(shí)例的狀態(tài)的，因此應(yīng)該為傳入的引用參數(shù)加上const關(guān)鍵字。

·???????? 是否記得釋放實(shí)例自身已有的內(nèi)存？如果忘了在分配新內(nèi)存之前釋放自身已有的空間，將出現(xiàn)內(nèi)存泄露。

·???????? 是否判斷傳入的參數(shù)是不是和當(dāng)前的實(shí)例（*this）是不是同一個(gè)實(shí)例？如果是同一個(gè)，則不進(jìn)行賦值操作，直接返回。如果事先不判斷，就進(jìn)行賦值，那么在釋放實(shí)例自身的內(nèi)存的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題：當(dāng)*this和傳入的參數(shù)是同一個(gè)實(shí)例時(shí)，那么一旦釋放了自身的內(nèi)存，傳入的參數(shù)的內(nèi)存也同時(shí)被釋放了，因此再也找不到需要賦值的內(nèi)容了。

當(dāng)我們完整地考慮了上述幾方面之后，我們可以寫出如下的代碼：

CMyString& CMyString::operator =(const CMyString &str)
{
??? if(this == &str)
??????? return *this;

??? delete []m_pData;
??? m_pData = NULL;

??? m_pData = newchar[strlen(str.m_pData) + 1];
??? strcpy(m_pData, str.m_pData);

??? return *this;
}

這是一般C++教材上提供的參考代碼。如果是面試的是應(yīng)屆畢業(yè)生或者C++初級(jí)程序員，如果能全面地考慮到前面四點(diǎn)并完整地寫出代碼，面試官可能會(huì)讓他通過這輪面試。但如果面試的是C++的高級(jí)程序員，面試官可能會(huì)提出更高的要求。

面試官會(huì)提醒我們?cè)谇懊娴暮瘮?shù)中，顯示地用delete釋放自身m_pData的內(nèi)存。同時(shí)我們也會(huì)在析構(gòu)函數(shù)中用delete釋放自身m_pData的內(nèi)存。如果這個(gè)類型中添加新的指針成員變量，那么我們至少需要做兩處修改，即同時(shí)在析構(gòu)函數(shù)和這個(gè)賦值運(yùn)算符函數(shù)里添加一條delete語句來釋放新指針?biāo)赶虻膬?nèi)存。一個(gè)改動(dòng)需要在代碼中多個(gè)地方修改代碼，通常是有安全隱患的。通常我們會(huì)記得在析構(gòu)函數(shù)里用delete釋放指針成員變量，但未必每次都記得到賦值運(yùn)算符函數(shù)來添加代碼釋放內(nèi)存。

我們知道，在分配內(nèi)存時(shí)有可能發(fā)生異常。當(dāng)執(zhí)行語句new char[strlen(str.m_pData) + 1]發(fā)生異常時(shí)，程序?qū)脑撡x值運(yùn)算符的重載函數(shù)退出不再執(zhí)行。注意到這個(gè)時(shí)候語句delete[]m_pData 已經(jīng)執(zhí)行了。也就是說賦值操作沒有完成，但原來對(duì)象的狀態(tài)已經(jīng)改變。也就是說不滿足題目的異常安全的要求。（釋放原來的了，但是沒有新建新的）為了滿足異常安全這個(gè)要求，一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法是掉換new、delete 的順序。先把內(nèi)存new出來用一個(gè)臨時(shí)指針保存起來，只有這個(gè)語句正常執(zhí)行完成之后再執(zhí)行delete。這樣就能夠保證異常安全了。

更好的辦法在復(fù)制運(yùn)算符函數(shù)中利用析構(gòu)函數(shù)自動(dòng)釋放實(shí)例已有的內(nèi)存。下面是這種思路的參考代碼：

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;
}

在這個(gè)函數(shù)中，我們定義一個(gè)臨時(shí)實(shí)例strTemp，并把strTemp的m_pData指向當(dāng)前實(shí)例（*this）的m_pData。由于strTemp是個(gè)局部變量，但程序員運(yùn)行到if的外面是也就出了的該變量的域，就會(huì)自動(dòng)調(diào)用strTemp的析構(gòu)函數(shù)，就會(huì)把strTemp.m_pData所指向的內(nèi)存釋放掉。由于strTemp.m_pData指向的內(nèi)存就是當(dāng)前實(shí)例之前m_pData的內(nèi)存。這就相當(dāng)于自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)釋放當(dāng)前實(shí)例的內(nèi)存。如果新增加指針成員變量，我們只需要在析構(gòu)函數(shù)里正確地釋放，而不需要對(duì)賦值運(yùn)算符函數(shù)做任何修改。

該方案通過調(diào)用構(gòu)造拷貝函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)對(duì)象來分配內(nèi)存。此時(shí)即使發(fā)生異常，對(duì)原來對(duì)象的狀態(tài)沒有影響。交換臨時(shí)對(duì)象和需要賦值的對(duì)象的字符串指針之后，由于臨時(shí)對(duì)象的生命周期結(jié)束，自動(dòng)調(diào)用其析構(gòu)函數(shù)釋放需賦值對(duì)象的原來的字符串空間。整個(gè)函數(shù)不需要顯式用到new、delete，內(nèi)存的分配和釋放都自動(dòng)完成，因此代碼顯得比較優(yōu)雅。