item11–在 operator= 中处理“自我赋值

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虽然像 w = w 这样的代码看起来很傻，但在使用指针或引用时，“自我赋值”经常以隐蔽的方式发生（例如 a[i] = a[j] 当 i == j 时，或者通过不同的指针指向同一个对象）。

如果你的赋值操作符（Assignment Operator）没有正确处理这种情况，可能会导致资源泄漏或数据损坏。

1. 问题的根源：先删除，后复制

最典型的错误发生在管理动态资源（如指针）的类中。如果你按照“先释放旧资源，再分配新资源”的逻辑编写代码，就会在自我赋值时崩溃。

错误的示范代码：

class Bitmap { ... };
class Widget {
private:
    Bitmap* pb; // 指向一个堆上的对象
public:
    Widget& operator=(const Widget& rhs) {
        delete pb;                // 1. 错误！如果 rhs 是自己，这里就把自己的资源删了
        pb = new Bitmap(*rhs.pb); // 2. 崩溃！此时 rhs.pb 指向的内存已经被删除了
        return *this;
    }
};

发生了什么？ 如果是自我赋值（this 和 &rhs 是同一个地址），第一步 delete pb 不仅删除了当前对象的资源，也删除了 rhs 的资源（因为它们是同一个）。当第二步试图拷贝 rhs.pb 时，实际上是在访问悬空指针（Dangling Pointer）。

2. 解决方案 A：证同测试 (Identity Test)

最直观的方法是在函数开头检查地址是否相同。

Widget& operator=(const Widget& rhs) {
    if (this == &rhs) return *this; // 证同测试：如果是自我赋值，直接返回
​
    delete pb;
    pb = new Bitmap(*rhs.pb);
    return *this;
}

  • 优点： 阻止了自我赋值时的错误，效率高（如果是自我赋值直接跳过）。

  • 缺点： 不具备“异常安全性”（Exception Safety）。如果 new Bitmap 抛出异常（例如内存不足），pb 已经被 delete 了，导致 Widget 对象持有一个被删除的指针。

3. 解决方案 B：精心安排语句顺序 (Ordering Statements)

这是一个更稳健的方法。要在确保新资源已经成功复制之后，才删除旧资源。这天然地处理了自我赋值（因为你先复制了一份自己的副本，再删除旧的，完全没问题）。

Widget& operator=(const Widget& rhs) {
    Bitmap* pOrig = pb;       // 1. 记住原来的指针
    pb = new Bitmap(*rhs.pb); // 2. 尝试复制新资源（如果这里抛出异常，pb 保持原样，安全！）
    delete pOrig;             // 3. 复制成功后，删除旧资源
    
    return *this;
}

  • 优点： 既处理了自我赋值，又具备异常安全性（Exception Safe）。

4. 解决方案 C：Copy and Swap 技术 (最佳实践)

这是现代 C++ 中非常流行的惯用手法（Idiom），它利用了拷贝构造函数和交换（Swap）操作。

写法 1（手动拷贝）：

Widget& operator=(const Widget& rhs) {
    Widget temp(rhs); // 为 rhs 制作一个副本
    swap(temp);       // 将 *this 的数据与副本交换
    return *this;
} // temp 离开作用域，自动析构，带走了 *this 原来的数据

写法 2（传值拷贝 – 更简洁）：

Widget& operator=(Widget rhs) { // 注意这里是传值（By Value），自动调用拷贝构造函数
    swap(rhs); // 将 *this 与 局部副本 rhs 交换
    return *this;
} // rhs 离开作用域，自动析构，带走了 *this 原来的数据

  • 优点：

    1. 代码极其简洁。

    2. 将内存管理的细节转移到了拷贝构造函数和析构函数中，逻辑复用。

    3. 强异常安全保证：如果拷贝失败，异常会在进入函数前（参数构造时）抛出，对象状态不会改变。

总结 (Takeaway)

在编写 operator= 时，必须确保当对象赋值给自己时代码也是正确的：

  1. 确保异常安全（Exception Safety）通常也能自动解决自我赋值安全问题。

  2. Copy-and-Swap 技术是处理这一问题的优雅且常用的解法。

  3. 如果手动管理资源，请记住：先复制新资源，确定成功后，再释放旧资源。

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