Effective C++ 11 在operator=中处理“自我赋值” 笔记

     “自我赋值”发生在对象被赋值给自己时：

 class Widget {...};
2 Widget w;
3 ...
4 w = w; //赋值给自己

     这看起来有点愚蠢，但它合法，所以不要认定客户绝不会那么做。此外赋值动作并不总是那么可被一眼辨认出来，例如：

a[i] = a[j];   //潜在的自我赋值

如果i和j有相同的值，这便是个自我赋值。再看：

*px = *py;   //潜在的自我赋值

如果*px和*py恰好指向同一个东西，这也是自我赋值。这写并不明显的自我赋值，是“别名”带来的结果：所谓“别名”就是“有一个以上的方法指称(指涉)某对象”。一般而言如果某段代码操作pointers或references而它们被用来“指向多个相同类型的对象”，就需要考虑这些对象是否为同一个。实际上两个对象只要来自同一个继承体系，它们甚至不需要声明为相同类型就可能造成“别名”，因为一个base class的reference或pointer可以指向一个derived class对象：

 class Base { ... };
2 class Derived: public Base {...};
3 void doSomething(const Base& rb, Derived* pd); //rb和*pd有可能其实是同一对象。

     如果遵循条款13和条款14的忠告，你会运用对象来管理资源，而且你可以确定所谓“资源管理对象”在copy发生时有正确的举措。这种情况下你的赋值操作符或许是“自我赋值安全的”，不需要额外操心。然而如果你尝试自行管理资源(如果你打算写一个用于资源管理的class就得这样做)，可能会掉进“在停止使用资源之前意外释放了它”的陷阱。假设你建立一个class用来保存一个指针指向一块动态分配的位图(bitmap)：

 class Bitmap { ... };
2 class Widget {
3   ...
4 private:
5   Bitmap* pb;     //指针，指向一个从heap分配而得的对象
6 };

     下面是operator=实现代码，表面上看起来合理，但是自我赋值出现时并不安全(它也不具备异常安全性，但我们稍后才讨论这个主题)。

 Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs) //一份不安全的operator=实现版本。
2 {
3   delete pb;                                 //停止使用当前的bitmap
4   pb = new Bitmap(*rhs.pb);                  //使用rhs's bitmap的副本(复件)。
5   return *this;                              //见条款10.
6 }

     这里的自我赋值问题是，operator=函数内的*this(赋值的目的端)和rhs有可能是同一个对象。果真如此delete就不只是销毁当前对象的bitmap，它也销毁rhs的bitmap。在函数末尾，Widget——它原本不该被自我赋值动作改变的——发现自己持有一个指针指向一个已被删除的对象！

     欲阻止这种错误，传统做法是由operator=最前面的一个“证同测试”达到“自我赋值”的检验目的：

 Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
2 {
3   if(this == &rhs) return *this;   //证同测试：如果是自我赋值就不做任何事。
4 
5   delete pb;
6   pb = new Bitmap(*rhs.pb);
7   return *this;
8 }

     这样做行得通。稍早我曾经提过，前一版operator=不仅不具备“自我赋值安全性”，也不具备“异常安全性”，这个新版本仍然存在异常方面的麻烦。更明确地说，如果"new Bitmap”导致异常(不论是因为分配时内存不足或因为Bitmap的copy构造函数抛出异常)，Widget最终会持有一个指针指向一块被删除的Bitmap。这样的指针有害。你无法安全地删除它们，甚至无法安全地读取它们。唯一能对它们做的安全事情就是付出许多调试能量找出错误的起源。

     令人高兴的是，让operator=具备“异常安全性”往往自动获得“自我赋值安全”的回报。因此愈来愈多人对“自我赋值”的处理态度是倾向不去管它，把焦点放在实现“异常安全性”上。条款29深度探讨了异常安全性，本条款只要你注意“许多时候一群精心安排的语句就可以导出异常安全(以及自我赋值安全)的代码”，这就够了。例如以下代码，我们只需注意在复制pb所指东西之前别删除pb：

 Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
2 {
3   Bitmap* pOrig = pb;         //记住原先的pb
4   pb = new Bitmap(*rhs.pb);   //令pb指向*pb的一个复件(副本)
5   delete pOrig;               //删除原先的pb
6   return *this;
7 }

     现在，如果“new Bitmap”抛出异常，pb(及其栖身的那个Widget)保持原状。即使没有证同测试，这段代码还是能够处理自我赋值，因为我们对原bitmap做了一份复件、删除原bitmap、然后指向新制造的那个复件。它或许不是处理“自我赋值”的最高效办法，但它行得通。

     如果你很关心效率，可以把“证同测试”再次放回函数起始处。然而这样做之前先问问自己，你估计“自我赋值”的发生频率有多高？因为这项测试也需要成本。它会使代码变大一些(包括原始码和目标码)并导入一个新的控制流分支，而两者都会降低执行速度。Prefetching、caching和pipelining的指令的效率都会因此降低。

     在operator=函数内手工排列语句(确保代码不但“异常安全”而且“自我赋值安全”)的一个替代方案是，使用所谓的copy and swap技术。这个技术和“异常安全性”有密切关系，所以由条款29详细说明。然而由于它是一个常见而够好的operator=撰写办法，所以值得看看其实现手法像什么样子：

 1 class Widget {
 2   ...
 3   void swap(Widget& rhs);  //交换*this和rhs的数据：详见条款29
 4   ...
 5 };
 6 Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
 7 {
 8   Widget temp(rhs);       //为rhs数据制作一份复件(副本)
 9   swap(temp);             //将*this数据和上述复件的数据交换。
10   return *this;
11 }

     这个主题的另一个变奏曲乃利用以下事实：(1)某class的copy assignment操作符可能被声明为“以by value方式接受实参”；(2)以by vlaue方式传递东西会造成一份复件/副本(见条款20)：

 Widget& Widget::operator=(Widget rhs)  //rhs是被传对象的一份复件(副本)，注意这里是pass by value。
2 {
3   swap(rhs);                           //将*this的数据和复件/副本的数据互换
4   return *this;
5 }

     我个人比较忧虑这个做法，我认为它为了伶俐巧妙的修补而牺牲了清晰性。然而将“copy 动作”从函数本体内移至“函数参数构造阶段”却可令编译器有时生成更高效的代码。

请记住：

1、确保当对象自我赋值时operator=有良好行为。其中技术包括比较“来源对象”和“目标对象”的地址、精心周到的语句顺序、以及copy-and-swap。

2、确定任何函数如果操作一个以上的对象，而其中多个对象是同一个对象时，其行为仍然正确。