【C++指南】类和对象（五）:类的默认成员函数——全面剖析 赋值运算符重载函数

引言

在C++中，类可以定义自己的赋值运算符（=）来控制对象之间的赋值操作。这被称为赋值运算符的重载。通过重载赋值运算符，我们可以实现更复杂或特定的赋值逻辑，比如深拷贝、资源管理等。 赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值。 这⾥要注意跟拷贝构造区分，拷贝构造用于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。 运算符重载没搞懂？ 没关系，贴心的我已经为你准备好了配套文章 点击下方链接阅读： 【C++指南】运算符重载详解-CSDN博客

🍃概念

赋值运算符重载函数是一种特殊的成员函数，它允许我们定义对象赋值时发生的操作。默认情况下，编译器会为类提供一个默认的赋值运算符，但它只进行浅拷贝（shallow copy）。在某些情况下，我们需要实现自己的赋值运算符重载函数以确保正确的行为。

🍃语法

赋值运算符重载函数的声明和定义如下：

ClassName& operator=(const ClassName& other);

这个函数返回对调用对象的引用，并接受一个同类型对象的常量引用作为参数。

🍃作用

赋值运算符重载函数的主要作用是：

1. 深度拷贝：确保在赋值过程中，对象的所有动态分配的资源都被正确复制。
2. 资源管理：防止内存泄漏、资源重复释放等问题。
3. 自定义行为：允许在赋值时执行额外的逻辑，如更新日志、检查自赋值等。

🍃特点（重要）

• 返回引用：函数返回调用对象的引用，以便支持连续赋值。（这一点也是为了与运算符的原用法相符。返回值建议写成当前类类型引⽤，引⽤返回可以提⾼效率，有返回值⽬的是为了⽀持连续赋 值场景）
• 参数类型：参数为常量引用，以避免不必要的拷贝和修改。
• 自赋值检测：需要处理 self-assignment（自赋值）的情况，以避免重复释放资源或导致未定义行为。
• 成员函数：规定必须重载为成员函数

🍃规则

• 返回类型：返回当前对象的引用。
• 参数类型：参数应为常量引用，以避免拷贝和修改。
• 异常安全性：确保在异常发生时，对象处于有效状态。
• 自赋值检测：通过比较对象地址来检测自赋值。

🍃默认赋值运算符重载函数的行为

• 编译器生成的默认赋值运算符，对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝)，对于包含指针成员的类，这可能导致资源泄露或重复释放的问题。
• 对⾃定义类型 成员变量会调⽤他的拷贝构造。

浅拷贝/深拷贝没搞懂？ 没关系，贴心的我依然为你准备好了配套文章 点击下方链接阅读： 【C++指南】C++中的浅拷贝与深拷贝：深入剖析-CSDN博客

🍃需要自己实现的情况

• 包含动态分配资源的类：如指针、动态数组、智能指针等。
• 需要自定义赋值逻辑：如记录赋值操作、更新日志等。

这⾥还有⼀个小技巧：

一般情况下，⼀个类如果显式实现 了析构并释放资源，那么他就需要显式写赋值运算符重载，否则就不需要

🍃如何自己实现

下面是一个简单的示例，演示如何为包含动态分配数组的类实现赋值运算符重载函数：

#include <iostream>  
#include <cstring>  // For std::strcpy  

class MyClass {
private:
    char* data;
    size_t size;

public:
    //构造
    MyClass(const char* str = "") {
        size = std::strlen(str) + 1;  // +1 for null terminator  
        data = new char[size];
        std::strcpy(data, str);
    }

    // 拷贝构造
    MyClass(const MyClass& other) {
        size = other.size;
        data = new char[size];
        std::strcpy(data, other.data);
    }

    // 赋值运算符重载
    MyClass& operator=(const MyClass& other) {
        //自赋值检测
        if (this == &other) {
            return *this;
        }

        //释放现有资源  
        delete[] data;

        // 分配新资源并复制数据 
        size = other.size;
        data = new char[size];
        std::strcpy(data, other.data);

        return *this;
    }

    //析构
    ~MyClass() {
        delete[] data;
    }

    // 打印数据  
    void display() const {
        std::cout << data << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj1("Hello");
    MyClass obj2("World");

    obj1.display();  // Output: Hello  
    obj2.display();  // Output: World  

    obj1 = obj2;

    obj1.display();  // Output: World  

    return 0;
}

示例代码解析

1. 构造函数：分配内存并复制字符串。
2. 拷贝构造函数：实现深拷贝，避免浅拷贝导致的资源问题。
3. 赋值运算符重载：
   • 自赋值检测：通过比较地址来避免自赋值。
   • 释放现有资源：避免内存泄漏。
   • 分配新资源并复制数据：确保对象状态正确。
4. 析构函数：释放分配的内存，防止内存泄漏。

结语

通过重载赋值运算符，我们可以更好地控制对象间的赋值过程，尤其是在涉及资源管理或需要特殊处理的情况下。理解并正确实现赋值运算符对于编写健壮、高效的C++代码至关重要。