2018-03-07 孙小北

剑指Offer 面试题(一)赋值运算符函数

养浩然之气,做博学之人

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

题目:如上为类型CMyString的声明,请为该类型添加赋值运算符函数。

1. 是否把返回值的类型声明为类的引用,并在函数结束前返回实例自身的引用(即*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,那么这个赋值运算符不能连续赋值,假设有3个CMyString对象:str1, str2, str3, 在程序语句中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拷贝构造函数。把参数声明为引用可以避免这样无谓的消耗,提高代码的效率。同时,在赋值运算符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。

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,程序将出现内存泄露。

4. 是否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,就不进行赋值操作,直接返回。如果实现不判断就赋值,那么在释放实例自身的内存时会导致严重的问题:当*this和传入的参数是同一个实例时,一旦释放了实例自身的内存,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。

经典解法(初级程序员):

CMyString& CMyString::operator =(const CMyString &str)
{
    if(this==&str)
        return *this;
    delete []m_pData;
    m_pData=NULL;
    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):

在上面的函数中,我们在分配内存之前先用delete释放了实例m_data的内存。如果此时内存不足导致new  char抛出异常,m_data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跑出一个异常,CMyString的实例就不再保有有效状态,这违背了异常安全性原则。

要想在赋值运算符内部实现异常安全性,有两种方法:一个简单的办法时先用new分配新的内容,再用delete释放已有的内容。这样只在分配内容成功之后才释放原来的内容,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;还有个更好的办法是,先创建一个临时实例,再交换临时实例和原来的实例。在这个函数中,我们先创建了一个临时实例strTemp,接着把strTemp.m_data和实例自身的m_data互换。由于strTemp是一个局部变量,当程序运行到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_data所指向的内存释放掉。由于strTemp.m_data指向的内存就是实例之前m_data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了异常,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,也就保证了异常安全性。

CMyString& CMyString::operator = (const CMyString &str) {  
    if (this != &str) {  
        CMyString strTemp(str);  
        char* pTemp = strTemp.m_data;  
        strTemp.m_data = m_data;  
        m_data = pTemp; 
    }   
    return *this;  
}

测试用例代码

#include<iostream>  
#include<string>  
using namespace std;  
  
class CMyString   
{  
public:  
    CMyString(char* pData = NULL);  
    CMyString(const CMyString& str);  
    ~CMyString(void);    
    //声明返回值的类型为引用,才可以允许连续赋值  
    CMyString& operator = (const CMyString &str); 
    void Print();    
private:  
    char* m_pData;  
};  
  
CMyString ::CMyString(char *pData)  
{  
    if(pData == NULL)  
    {  
        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()  
{  
    delete []m_pData;  
}  
  
CMyString& CMyString::operator = (const CMyString& str)  
{  
    if (this != &str) {  
        CMyString strTemp(str);  
        char* pTemp = strTemp.m_data;  
        strTemp.m_data = m_data;  
        m_data = pTemp; 
    }   
    return *this;  
}   
void CMyString::Print()  
{  
    cout<<m_pData<<endl;  
}  
void test1()//普通赋值  
{  
    cout<<"test1() begins:"<<endl;  
    char *text = "hello world";  
    CMyString str1(text);  
    CMyString str2;  
    str2 = str1;  
  
    cout<<"The expected result is: "<<text<<endl;  
    cout<<"the actual result is: "<<endl;  
    str2.Print();  
  
    cout<<endl;  
}  
void test2()//自身赋值  
{  
    cout<<"test2() begins:"<<endl;  
    char *text = "hello world";  
    CMyString str1(text);  
    str1 = str1;   
  
    cout<<"The expected result is: "<<text<<endl;  
    cout<<"the actual result is: "<<endl;  
    str1.Print(); 
  
    cout<<endl;  
}  
void test3()//连续赋值  
{  
    cout<<"test3() begins: "<<endl;  
    char *text = "hello world";  
    CMyString str1(text);  
    CMyString str2,str3;  
    str3 = str2 = str1;  
  
    cout<<"The expected result is: "<<text<<endl;  
    cout<<"the actual result is: "<<endl;  
    str2.Print();  
    cout<<endl;  
  
    cout<<"The expected result is: "<<text<<endl;  
    cout<<"the actual result is: "<<endl;  
    str3.Print();  
    cout<<endl;  
}  
int main()  
{  
    test1();  
    test2();  
    test3();  
  
    return 0;  
}



编辑:孙小北

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最新评论

2017-10-06

一辈子不长,只有珍惜了,才不至于后悔。

2017-10-06

懂得感恩,才能走得更远。

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