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C++ 類的賦值運算子''=''過載的方法實現

什麼類需要過載賦值運算子

先來看一個普通類的直接賦值。

#include <iostream>
using namespace std;

class person{
 int age;
public:
 person(const int& a=10):age(a){} //建構函式
 ~person(); //解構函式
 void showAdd(); //列印age的地址
};

person::~person(){cout<<"析構\n";}

void person::showAdd() {cout <<hex<< &age<<endl;}

int main() {
 person a(11);
 person b;
 b = a;
 a.showAdd();
 b.showAdd();
 return 0;
}
/*
結果是:
0x7fffffffdc5c
0x7fffffffdc60
析構
析構
*/

C++ 類的賦值運算子''=''過載的方法實現

這是這個程式的記憶體情況,一切都執行的很正常,不需要運算子過載。

看下邊這個例子,這個類的建構函式需要申請(new)堆記憶體:

#include <iostream>
using namespace std;

class person{
 int* age;
public:
 person(const int& a=10); //建構函式
 ~person(); //解構函式
 void showAdd(); //列印age的地址
 void show(); //列印age指向的值
 void set(const int& a){*age=a;}
};

person::person(const int& a) {age = new int(a);}

person::~person(){delete age; cout<<"析構\n";}

void person::showAdd() {cout << hex << age<<endl;}

void person::show() {cout<<*age<<endl;}

void f(person& a) {
 person b;
 b=a;
 a.show();
 b.show();
 a.showAdd();
 b.showAdd();
 //因為b是區域性變數,所以進入main函式之前,b會自動呼叫解構函式
}

int main() {
 person a(11);
 f(a);
 cout<<"進入main函式\n";
 a.set(9); //因為b已經釋放過age指標,set應該會出錯
 a.show();
 return 0;
}

執行結果如下:

C++ 類的賦值運算子''=''過載的方法實現

這是這個程式進入 f() 函式時的記憶體情況,兩個age指標指向同一塊記憶體。

C++ 類的賦值運算子''=''過載的方法實現

這是這個程式退出 f() 函式進入main函式的情況,因為b是區域性變數,所以f()函式結束的時候,b會呼叫解構函式,釋放age指向的堆記憶體。這時候a.set()就會發生錯誤,因為記憶體已經釋放,無權修改記憶體裡的值。就算沒有set()函式,main函式結束的時候還會產生doublefree的錯誤,同一塊記憶體被釋放兩次,C++文件說明這是個未定義行為,所以不同編譯器可能處理手段不一樣,我的gcc 7.4.0 竟然沒有報錯。後來我又在網上的一些線上編譯器實驗一下,有的會報錯,有的不會。

所以結論就是:類的建構函式需要申請堆記憶體的時候,我們要進行賦值運算子的過載,下面講如何過載。

如何過載賦值運算子

#include <iostream>
using namespace std;

class person{
 int* age;
public:
 person(const int& a=10); //建構函式
 ~person(); //解構函式
 void showAdd(); //列印age的地址
 void show(); //列印age指向的值
 void set(const int& a){*age=a;} //設定age指向的值

 void operator=(person const& e); //過載賦值運算子
};

void person::operator=(person const& e)
{
 if(age) delete age; //如果原先age申請過堆記憶體,要先釋放
 int data = *(e.age);
 age = new int(data);
}

person::person(const int& a) {age = new int(a);}

person::~person(){delete age; cout<<"析構\n";}

void person::showAdd() {cout << hex << age<<endl;}

void person::show() {cout<<*age<<endl;}

void f(person& a) {
 person b;
 b = a; //這時候b指向了一塊新的空間
 a.show();
 b.show();
 a.showAdd();
 b.showAdd();
 //因為b是區域性變數,所以進入main函式之前,b會自動呼叫解構函式
}

int main() {
 person a(11);
 f(a);
 cout<<"進入main函式\n";
 a.set(9); //因為b釋放的指標和age指向不一樣,set不會出錯
 return 0;
}

C++ 類的賦值運算子''=''過載的方法實現

程式執行正常,記憶體圖如下:

C++ 類的賦值運算子''=''過載的方法實現

注意上邊我用的operator=返回值是void,這樣不能進行連續賦值,比如: person a = b = c;,若想連續賦值,返回值要宣告為 引用

person& person::operator=(person const& e)
{
 if(age) delete age; 
 int data = *(e.age);
 age = new int(data);
 return *this;
}

關於拷貝函式

再回看一下上邊的程式碼,我的宣告語句和賦值語句是分開的 person b; b=a;,如果宣告時賦值 person b=a; ,那麼呼叫的函式就不是 operator= 了,而是拷貝函式

class person{
 int* age;
public:
 person(person const& e); //這就是拷貝函式 
}

需要注意的是:上邊說的operator返回值有兩種情況:void和引用,其實還有第三種,既然能返回引用那就還能返回值:

person person::operator=(person const& e)
{
 if(age) delete age; 
 int data = *(e.age);
 age = new int(data);
 return *this;
}

函式返回值的時候會臨時構造一個 person 變數,這個變數的 age 的指向和呼叫 operator= 的物件的 age 指向一樣,也就是:

C++ 類的賦值運算子''=''過載的方法實現

operator= 呼叫完之後,臨時變數會呼叫解構函式,從而導致和上邊一樣的錯誤,doublefree。所以 operator= 的返回值最好是引用!

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