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这是“C++ 惯用法”合集的第 3 篇,前面 2 篇分别介绍了 RAII 和 PIMPL 两种惯用法:
- RAII: Resouce Acquistion Is Initialization
- PIMPL:Pointer To Implemetation
正式介绍 Copy-Swap 之前,先看下《剑指 Offer》里的第☝️题:
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();
private:
char* m_pData;
};
这道题目虽然基础,但考察点颇多,有区分度:
s3 = s2 = s1
的连续赋值 s1 = s1
的语句
CMyString& operator=(const CMyString& str)
{
if(this == &str)
return *this;
delete[] m_pData;
m_pData = nullptr;
m_pData = new char[strlen(str.m_pData) + 1];
strcpy(m_pData, str.m_pData);
return *this;
}
上面代码有些细节需要注意:
delete[]
运算符 strlen
计算长度不含字符串末尾的结束符 \0
strcpy
会拷贝结束符 \0
解法 1 满足考察点中除异常安全外的所有要求:new 的时候可能由于内存不足抛异常,但此时赋值运算符左侧的的对象已被释放,m_pData 为空指针,导致左侧对象处于无效状态.
解决方案:只要先 new 分配空间,再 delete 释放原来的空间即可。这样可以保证即使 new 失败抛异常,赋值运算符左侧对象也尚未修改,仍处于有效状态.
《剑指 Offer》中给出了更好的解法:先创建赋值运算符右侧对象的一个临时副本,然后交换赋值运算符左侧对象和该临时副本的 m_pData,当临时对象 strTemp 离开作用域时,自动调用其析构函数,释放 m_pData 指向的资源(即赋值运算符左侧对象原来的内存):
CMyString& operator=(const CMyStirng& str)
{
if(this != &str)
{
CMyString strTemp(str);
char* pTemp = m_pData;
m_pData = strTemp.m_pData;
strTemp.m_pData = pTemp;
}
return *this;
}
解法 2 巧妙地利用了类原本的拷贝构造、析构函数自动进行资源管理,同时又不涉及底层的 new[]/delete[] 操作,可读性更强,也不容易出错.
解法 2 是 Copy-Swap 的雏形。C++ 中管理资源类通常会定义自己的 swap 函数,与其他拷贝控制成员(拷贝/移动构造、拷贝/移动赋值运算符、析构)不同,swap 不是必须,但却是重要的优化手段,以下是使用 Copy-Swap 惯用法的解法:
class CMyString {
friend void Swap(CMyString& lhs, CMyString& rhs) noexcept
{
// 对 CMyString 的成员逐一交换
std::swap(lhs.m_pData, rhs.m_pData);
}
// ...
};
CMyString(CMyString&& str) : CMyString()
{
Swap(*this, str);
}
CMyString& operator=(CMyStirng str)
{
Swap(*this, str);
return *this;
}
这里有几点需要注意:
operator=()
之前,先进行拷贝 这还没完... 。
C++ 标准库也提供了 swap 函数,理论上需要一次拷贝,两次赋值:
void swap(CMyString& lhs, CMyString& rhs)
{
CMyString tmp(lhs);
lhs = rhs;
rhs = tmp;
}
其中 CMyString tmp(lhs) 会调用 CMyString 的拷贝构造进行深拷贝,效率上不如 CMyString 类自己实现的直接交换指针的效率高.
在进行 swap(v1, v2) 的调用时,如果类实现了自己的 swap 版本,其匹配程度优于标准库的版本。如果类没有定义自己的 swap,则使用标准库的 swap。这种查找匹配方式被称为 ADL(Argument-Dependent Lookup).
注意不能使用 std::swap 形式,因为这样会强制使用标准库的 swap。正确的做法是提前使用 using std::swap 声明,而后续所有的 swap 都应该是 不加限制 的(这一点刚好和 std::move 相反):
void swap(Bar& lhs, Bar& rhs)
{
using std::swap;
swap(lhs.m1, rhs.m1);
swap(lhs.m2, rhs.m2);
swap(lhs.m3, rhs.m3);
}
class CMyString {
friend void swap(CMyString& lhs, CMyString& rhs) noexcept
{
// 对 CMyString 的成员逐一交换
using std::swap;
swap(lhs.m_pData, rhs.m_pData);
}
// ...
};
CMyString(CMyString&& str) : CMyString()
{
swap(*this, str);
}
CMyString& operator=(CMyStirng str)
{
swap(*this, str);
return *this;
}
最后此篇关于C++惯用法之Copy-Swap拷贝交换的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于C++惯用法之Copy-Swap拷贝交换的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章,希望大家以后支持我的博客! 。
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