C++ 賦值運算符'='的重載（淺拷貝、深拷貝）

01 賦值運算符重載的需求

有時候希望賦值運算符兩邊的類型可以不匹配，比如：把一個 int 類型變量賦值給一個Complex（復數）對象，或把一個 char* 類型的字符串賦值給一個字符串對象，此時就需要重載賦值運算符‘=’。

需要注意的是：賦值運算符 = 只能重載為成員函數。

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02 賦值運算符重載的例子

下面我們以自定義一個自己的字符串類代碼的例子，講解賦值運算符的重載函數。

class MyString // 字符串類
{
public:
    // 構造函數，默認初始化1個字節的字符
    MyString ():m_str(new char[1])
    {
        m_str[0] = 0;
    }
    
    // 析構函數，釋放資源
    ~MyString()
    {
        delete [] m_str;
    }
    
    const char* c_str()
    {
        return m_str;
    }
    
    // 賦值運算符重載函數
    // 重載=號使得 obj = "Hello" 能夠成立
    MyString & operator= (const char *s)
    {
        // 釋放舊字符串資源
        delete [] m_str;
        
        // 生成新字符串的空間大小，長度多+1的目的是存放\0
        m_str = new char[strlen(s) +1 ];
        
        // 拷貝新字符串的內容
        strcpy(m_str, s);
        
        // 返回該對象
        return *this;
    }
    
private:
    char * m_str; // 字符串指針
};

int main() {
    
    MyString s;
    
    s = "Hello~"; // 等價於s.operator=("Hello~");
    std::cout << s.c_str()  << std::endl;
    
    // MyString s2 = "Hello!"; // 這條語句要是不注釋就會編譯報錯
    
    s = "Hi~"; // 等價於s.operator=("Hi~");
    std::cout << s.c_str()  << std::endl;

    return 0;
}

輸出結果：

Hello~
Hi~

重載=號運算符函數后，s = "Hello~"; 語句就等價於 s.operator=("Hello~");。

需要注意的一點是：上面的MyString s2 = "Hello!";語句實際上是初始化語句，而不是賦值語句，因為是初始化語句，所以需要調用構造函數進行初始化，那么這時就需要有char*參數的構造函數，由於我們沒有定義此構造函數，所以就會編譯出錯。

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03 淺拷貝和深拷貝

還是依據上面的例子，假設我們要實現最后一個語句的方式：

MyString s1,s2;
s1 = "this"; // 調用重載的賦值語句
s2 = "that"; // 調用重載的賦值語句
s1 = s2; // 如何實現這個？？

s1 = s2;語句目的希望是s1對象放的字符串和s2對象放的字符串象要一樣，由於 = 號兩邊的類似都是對象，編譯器會用原生的賦值運算符函數，但是這個原生的賦值運算符函數對於有指針成員變量的對象來說，是非常危險的！

淺拷貝

如果用原生的賦值運算符函數去賦值有指針成員變量的對象，就會使得兩個對象的指針地址也是一樣的，也就是兩個對象的指針成員變量指向的地址是同一個地方，這種方式就是淺拷貝。

這時當一個對象釋放了指針成員變量時，那么另外一個對象的指針成員變量指向的地址就是空的了，再次使用這個對象時，程序就會奔潰了，因為該對象的指針成員函數已經是個不合法的指針了！

深拷貝

如果對象里面有指針成員變量，則我們需要對原生的賦值運算符函數，防止出現程序出錯現象的發生。

因此要在 class MyString 類里加上如下成員函數：

MyString & operator=(const MyString & s)
{
    // 釋放舊字符串資源
    delete [] m_str;
    
    // 生成新字符串的空間大小，長度多+1的目的是存放\0
    m_str = new char[strlen(s.m_str) +1 ];
    
    // 拷貝新字符串的內容
    strcpy(m_str, s.m_str);
    
    // 返回該對象
    return *this;
}

這么做就夠了嗎？還有什么需要改進的地方嗎？

我們在考慮下面的語句：

MyString s;
s = "Hello";
s = s; // 是否會有問題？

最后一個語句是否會有問題？

s = s;等價於s.operator=(s)，由於s和s是相同的對象，那么就沒必要完全執行重載的賦值 = 的函數了，我們再加個判斷，當左右兩邊是相同對象時，就直接返回該對象就好：

MyString & operator=(const MyString & s)
{
    // 當左右兩邊是相同對象時，就直接返回該對象就
    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;
}

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對operator=返回值類型的討論

• void 好不好？
• MyString 好不好？
• 為什么是MyString &？

當我們重載一個運算符的時候，好的風格應該是盡量保留運算符原本的特性

考慮：

• a = b = c; 這個賦值語句的順序是先b = c，然后在a = (b = c)。如果返回的void類型，那么a = (void)顯然是不成立的；
• (a = b) = c; 這個賦值語句會修改a的值，如果返回的類型是MyString對象，那么就無法修改a的值了。

分別等價於：

• a.operator=(b.operator=(c));
• (a.operator=(b)).operator=(c);

所以綜上考慮，operator=返回值類型是MyString &是比較好的。

04 復制（拷貝）構造函數

上面的MyString類是否就沒有問題了？

MyString s;
s = "Hello";
MyString s1(s); // 要考慮這種情況，那就要重載復制（拷貝）構造函數

如果使用默認的復制（拷貝）構造函數，那就對有指針成員變量的對象會有問題，因為會默認的復制（拷貝）構造函數會導致兩個對象的指針成員變量指向同一個的空間。

所以需要對復制（拷貝）構造函數重載，並實現深拷貝的方式：

MyString (const MyString &s)
{
    m_str = new char[strlen(s.m_str) + 1];
    strcpy(m_str, s.m_str);
}

05 小結

最后的所有代碼，如下：

class MyString // 字符串類
{
public:
    // 構造函數，默認初始化1個字節的字符
    MyString ():m_str(new char[1])
    {
        m_str[0] = 0;
    }
    
    // 復制（拷貝）構造函數
    MyString (const MyString &s)
    {
        m_str = new char[strlen(s.m_str) + 1];
        strcpy(m_str, s.m_str);
    }
    
    // 析構函數，釋放資源
    ~MyString()
    {
        delete [] m_str;
    }
    
    const char* c_str()
    {
        return m_str;
    }
    
    // 賦值運算符重載函數
    // 重載=號使得 obj = "Hello" 能夠成立
    MyString & operator= (const char *s)
    {
        // 釋放舊字符串資源
        delete [] m_str;
        
        // 生成新字符串的空間大小，長度多+1的目的是存放\0
        m_str = new char[strlen(s) +1 ];
        
        // 拷貝新字符串的內容
        strcpy(m_str, s);
        
        // 返回該對象
        return *this;
    }
    
    // 賦值運算符重載函數
    // 重載=號使得 obj1 = obj2 能夠成立
    MyString & operator=(const MyString & s)
    {
        // 當左右兩邊是相同對象時，就直接返回該對象就
        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; // 字符串指針
};

int main() 
{
    
    MyString s1,s2;
    
    s1 = "Hello~"; // 等價於s1.operator=("Hello~");
    std::cout << s1.c_str()  << std::endl;
    
    
    s2 = "Hi~"; // 等價於s2.operator=("Hi~");
    std::cout << s2.c_str()  << std::endl;
	
    s1 = s2;   // 等價於s1.operator=(s2);
	std::cout << s1.c_str()  << std::endl;
	
    MyString s3(s1);  // 復制構造函數
	std::cout << s3.c_str()  << std::endl;

    return 0;
}

輸出如下：

Hello~
Hi~
Hi~
Hi~

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