面试题1：赋值运算符函数

来源于《剑指offer》

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);
private:
  char *m_pData;    
};

　　当面试官要求应聘者定义一个赋值运算符函数时，他会在检查应聘者写出的代码时关注如下几点：

（1）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例自身的引用（*this）。只有返回一个引用，才可以允许连续赋值。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。假如有3个CMyString的对象：str1，str2，str3，在程序中语句str1=str2=str3将不能通过编译。

（2）是否把传入的参数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消耗，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，因此应改为传入的引用参数加上const关键字。

（3）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，则程序将出现内存泄露。

（4）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。

经典的解法，适用于初级程序员

当我们完整地考虑了上述4个问题之后，可以写出如下的代码：

CMyString& CMyString::operator=(const CMyString &str)
{
  if(this==&str)
  {
     retrun *this;
  }
  delete []m_pData;
  m_pData=nullptr;
  m_pData=new char[strlen(str.m_pData)+1];
  strcpy(m_pData,str.m_pData);
  return *this;
}

　　考虑异常安全性的解法，高级程序员必备

在前面的函数中，我们在分配内存之前先用了delete释放了实例m_pData的内存。如果此时内不足导致new char 抛出异常，则m_pData将会是一个空指针，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状态，这就违背了异常安全性原则。

    要想在赋值运算符函数中实现异常安全性，我们有两种方法。一种简单的方法是我们先用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，也就是当分配失败时我们能确保CMyString的实例不会被修改。我们还有一种更更好的方法，即先创建一个临时实例，再交换临时实例和原来的实例。下面是这种思路的参考代码：

CMyString& CMyString::operator=(const CMyString &str)
{
  if(this!=&str)
  {
    CMyString strTemp(str);//调用拷贝构造函数，临时实例的内存都会在拷贝构造函数中分配
    char *pTemp=strTemp.m_pData;
    strTemp.m_pData=m_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.m_pData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，这也就保证的异常的安全性。