c++ - 为具有内部指针的对象实现 swap()

Question

我正在实现 copy-and-swap idiom对于我设计的一个小型非拥有内存引用对象的 operator=。当 MemRef 引用我信任其生命周期的一 block 缓冲区时，_ptr 指向缓冲区，正如您所期望的那样。

MemRef 的不寻常之处在于它不仅包含一个_ptr 和一个_len，而且还包含一个_memory std::string:我不相信此类的某些用户(或情况)会保护他们的内存；对于他们，我实际上是在构造时将他们的内存复制到_memory字符串中，并设置_ptr = _memory.c_str()。我总是可以通过询问 _ptr == _memory.c_str() 来确定我是否有一个“inref”MemRef(指它的内部存储器)或一个“exref”MemRef(指一些外部缓冲区) .

我对如何编写交换例程感到困惑。以下摘自copy-and-swap idiom :

这是operator=:

MemRef&
MemRef::operator=(MemRef other) { 
    swap(*this, other);
    return *this;
}

这是复制构造函数:

// Copy ctor
MemRef::MemRef(const MemRef& other) :
    _memory(other._memory),
    _ptr(other._ptr),
    _len(other._len)
{   // Special provision if copying an "inref" MemRef
    if (other._ptr == other._memory.c_str()) {
        _ptr = _memory.c_str();
    }
}

这是我的 swap(first, second) - 我认为它需要更多的工作。

void
swap(MemRef& first, MemRef& second) {
    using std::swap;
    swap(first._memory, second._memory);
    swap(first._ptr, second._ptr);
    swap(first._len, second._len);
}

如果我有:

MemRef mr_a("foo"); // creates an "inref" memref
MemRef mr_b(buffer_ptr, length); // creates an "exref" memref -> "blarch"
mr_a = mr_b;

operator=() 被通过复制构造 mr_b 构建的临时 MemRef 调用；它调用 swap(mr_a, mr_b_copy); swap() 交换指针、长度和字符串(这样 mr_a 之前的内容将与 mr_b_copy 一起被破坏)。

我不明白的是此时 mr_a 和 mr_b_copy 中的指针是否正确，或者它们是否相互纠缠在一起。

更新 1:上面的例子没有说明问题。考虑一下这个:

MemRef mr_a;  // creates a memref with _ptr(NULL), _len(0)
mr_a = "woof"; // 

为了按值传递给 operator=()，为“woof”构造了一个临时的 inref 并绑定(bind)到参数 other。然后，对 mr_a 和 other 的引用被传递给 swap() 并分别绑定(bind)为 first 和 second。交换之后，first._ptr 是……好吧，错。指着垃圾。这是我必须做的:

void
swap(MemRef& first, MemRef& second) {
    using std::swap;

    // second is an exref
    if (second._ptr != second._memory.c_str()) {    
        swap(first._memory, second._memory);
        swap(first._len, second._len);
        swap(first._ptr, second._ptr);
    }
    // second is an inref
    else {
        swap(first._memory, second._memory);
        swap(first._len, second._len);
        first._ptr = first._memory.c_str();
    }
}

我所能得出的结论是 std::swap(string, string) 正在做一些奇怪的事情。

Answer 1

随着问题的更新，我想我可以看出问题所在=)

在您最初的 swap() 函数中，您有这些行:

swap(first._memory, second._memory);
swap(first._ptr, second._ptr);
swap(first._len, second._len);

如果这些是外部引用，一切都很好——交换将按计划执行。但是，如果一个是 inref(现在，我们将使用您提供的示例)，那么这是继续进行的:

在这些行中:

MemRef mr_a;  // creates a memref with _ptr(NULL), _len(0)
mr_a = "woof";

正如你所说的那样，一个临时的 inref 是从“woof”创建的，其 _ptr 变量指向 _memory.c_str()< 的开头.

现在，当您的 swap() 被调用时，首先会发生这种情况:

swap(first._memory, second._memory);

到目前为止一切顺利。您已经交换了字符串 - 但它们的地址没有改变，只是它们的内容。来自标准:

引用 a 的元素的引用、指针和迭代器
basic_string 序列可能会因以下使用而无效
basic_string 对象:— 作为非成员函数 swap() 的参数... C++ International Standard n1905

所以现在，在线期间

swap(first._ptr, second._ptr);

你介绍问题。那些指向未定义的地方 - 通过交换字符串，我们使任何指向字符串或其成员的指针/迭代器/引用无效，包括 c_str() - 但我们绝对不'交换内存位置。因此，如您所知，在这种情况下交换指针是错误的。

幸运的是，您已经解决了这个问题 - 通过在 inref 的情况下重置指针而不是交换它们，您可以避免指向无效的内存位置，并且所有问题都已解决!希望这能弄清楚发生了什么 =)

编辑:添加标准引用并阐明!