1、Terms11:Handle assignment to self in operator=

“自我赋值”发生在对象被赋值给自己时：

class Widget{};Widget w;
w = w;  //自我赋值

这看起来有点蠢，但它合法，所以不要认定客户绝不会这样做。此外赋值动作并不总是那么可被一眼辨识出来，例如：

a[i] = a[j];

如果 a 是一个数组，且索引i和j相等，那么也是一个潜在的自我赋值。

*px = *py;

如果这两个指针px和py指向于同一块内存，那么也是一个潜在的自我赋值。
这些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（指涉）某对象。

类中自我赋值问题及如何解决

假设你建立一个类Widget，用来保存一个指针指向一块动态分配的位图（bitmap）：

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

下面是operator=的实现代码，表面上看起来合理，但自我赋值出现时并不安全（也不具备异常安全性）

class Bitmap {};
class Widget {
public://赋值运算符Widget&Widget::operator=(const Widget& rhs) // 一份不安全的 operator= 实现版本{delete pb;pb = new Bitmap(*rhs.pb); //是使用rhs's bitmap的副本return *this;}
private:Bitmap* pb;		       //指针，指向一个从heap分配而得的对象
};

这里自我赋值的问题是，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，Wigdet——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！
现在来分析这个运算符如果出现自我赋值而产生的错误：

如果参数rhs传入的就是自身，那么当pb被释放之后，下面再次new的时候又将参数（自己）的pb指针所指的内容传入进去，但是pb的内容已经被释放了，因此再次使用到这个对象的时候就会产生不确定的行为。

自我赋值问题解决：

想要阻止这种错误，做法是在赋值运算符最前面的一个 “认同测试” 达到“自我赋值”的检验目的：
  根据上面“自我赋值”而产生的错误，我们应该在赋值运算符函数的第一步判断传入的对象是否为自己，如果为自己的话做相应的处理

Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
{//判断是否为“自我赋值”//注意，此处的&为取地址if (this == &rhs)//测试return *this;//其他的与上面介绍的一样delete pb;pb = new Bitmap(*rhs.pb); //以参数为副本调用拷贝构造函数重新创建return *this;
}

异常处理问题解决

上面介绍的operator=虽然解决了“自我赋值”检测，但是不是“异常安全的”。例如在new操作符执行时跑出了异常（内存不足或因为Bitmap类的拷贝构造函数抛出异常），最终Widget对象会只有一个一块已被删除的Bitmap，因此代码是不安全的。
我们对上面代码进行优化：

Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs)
{Bitmap *pOrig = pb; 	    //记住原先的pbpb = new Bitmap(*rhs.pb);   //以参数为副本让pb重新创建一个对象delete pOrig;  				//删除原先的pbreturn *this;
}

这段代码可以来处理异常：如果new时抛出了异常，此时我们的pb对象还没有删除
  这段代码还可以来处理“自我赋值”：我们对原bitmap做了一份复制、删除原bitmap，然后将pb再指向于复制的那一份。这个虽然不是处理“自我赋值”最高效的办法，但是行得通。
  关于效率：此处为什么我们不在代码最前面进行“对象是否为自己”的检测了：此处我们的代码已经可以处理自我赋值了，如果还添加那种“自我检测”的代码，会使代码增多并多了一个语句判断，会使执行速度降低。
  
可编译的代码示例：

#include <iostream>  class Bitmap {  
public:  // Bitmap的构造函数  Bitmap() {  std::cout << "Bitmap constructor called\n";  // 初始化Bitmap对象的代码（例如分配内存等）  }  // Bitmap的拷贝构造函数  Bitmap(const Bitmap& other) {  std::cout << "Bitmap copy constructor called\n";  // 拷贝初始化Bitmap对象的代码  }  // Bitmap的析构函数  ~Bitmap() {  std::cout << "Bitmap destructor called\n";  // 清理Bitmap对象的代码（例如释放内存等）  }  // 可能还需要其他的成员函数和数据成员  };  class Widget {  
public:  // 构造函数  Widget() : pb(new Bitmap()) {  std::cout << "Widget constructor called\n";  }  // 析构函数  ~Widget() {  std::cout << "Widget destructor called\n";  delete pb; // 释放pb指向的内存  }  // 拷贝构造函数  Widget(const Widget& other) : pb(new Bitmap(*other.pb)) {  std::cout << "Widget copy constructor called\n";  }  // 赋值运算符  Widget& operator=(const Widget& rhs){//检查自我赋值if(this == &rhs)    return *this;Bitmap *pOrig = pb; 	    //记住原先的pbpb = new Bitmap(*rhs.pb);   //以参数为副本让pb重新创建一个对象delete pOrig;               //删除原先的pbreturn *this;}// 可能还需要其他的成员函数和数据成员  const Bitmap* getPb() const {  return pb;  }  private:  Bitmap* pb; // 指向动态分配的Bitmap对象的指针  
};  int main() {  // 创建两个Widget对象  Widget widget1;  Widget widget2;  // 输出当前widget1和widget2的pb指针指向的Bitmap对象的地址  std::cout << "widget1 pb address: " << widget1.getPb() << std::endl;  std::cout << "widget2 pb address: " << widget2.getPb() << std::endl;  // 使用赋值运算符将widget2赋值给widget1  widget1 = widget2;  // 输出赋值后widget1的pb指针指向的Bitmap对象的地址  // 它应该与widget2的pb指针指向的地址不同（因为创建了新的Bitmap对象）  std::cout << "widget1 pb address after assignment: " << widget1.getPb() << std::endl;  // 释放Widget对象时，它们的析构函数会自动释放Bitmap对象  // 因此，我们不需要在main函数的最后手动删除pb  return 0;  
}

输出结果：

Bitmap constructor called
Widget constructor called
Bitmap constructor called
Widget constructor called
widget1 pb address: 0x55f6914baeb0
widget2 pb address: 0x55f6914bb2e0
Bitmap copy constructor called
Bitmap destructor called
widget1 pb address after assignment: 0x55f6914bb300
Widget destructor called
Bitmap destructor called
Widget destructor called
Bitmap destructor called

使用“copy and swap”技术来处理自我赋值

替换上面的所有办法，我们可以使用“copy and swap”技术来解决“自我赋值”以及“异常处理”
  copy and swap技术和“异常安全性”有密切关系，会在条款29详细讲述
手法1：

class Bitmap {};
class Widget {
public:void swap(Widget& rhs); //将参数rhs与*this进行数据交换，详情见条款29Widget& Widget::operator=(const Widget& rhs){Widget temp(rhs);//以函数参数为参数调用Wiget的拷贝构造函数创建一个对象//不能将rhs直接传入swap，因为这样的话会改变=号后面对象的内容,因此上面需要创建一个临时对象tempswap(temp);      //交换参数所指的对象与*thisreturn *this;}
private:Bitmap* pb;
};

手法2：
  实现这种技术的手法还有一种是以“传值调用”operator=，实现如下：
  这种技术手法实现的功能与上面的一样，但是代码没有那么清晰
  但是这种手法将“拷贝”动作从函数体内移动到了“函数参数构造阶段”，因此效率提高了。

class Bitmap {};
class Widget {
public:void swap(Widget& rhs); //将参数rhs与*this进行数据交换//rhs是被传对象的一份副本，这样的话我们就不用在operator=为参数创建一个临时对象了Widget& Widget::operator=(Widget rhs){swap(rhs); //将传入的副本与*this进行数据替换return *this;}
private:Bitmap* pb;
};

补充说明（copy and swap技术）：

在C++中，copy and swap技术是一种用于实现赋值操作符（operator=）的通用且安全的方法。这种技术的主要目的是简化赋值操作的实现，同时避免潜在的错误和异常安全问题，特别是在涉及动态内存分配和复杂资源管理的类中。
copy and swap技术的基本思路如下：
（1）拷贝源对象：首先，在目标对象内部创建一个源对象的副本。这通常通过调用拷贝构造函数或使用其他复制机制来完成。
（2）交换资源：然后，使用std::swap或其他交换机制来交换目标对象与刚刚创建的副本之间的资源。这包括所有动态分配的内存、句柄、指针等。
（3）销毁副本：最后，当副本对象离开作用域时，其析构函数会自动清理原本属于目标对象的资源。
通过这种方法，赋值操作被分解为两个相对简单的步骤：拷贝和交换。这使得代码更加清晰和易于理解，同时也减少了出错的可能性。此外，由于交换操作通常是异常安全的（即不会抛出异常），因此整个赋值过程也变得更加健壮。

总的来说：

• 类的拷贝赋值操作符可能被声明“以 by value 方式接受实参”；
• 以传值方式传递东西会生成一份副本；

2、面试相关

在C++中，处理operator=中的“自我赋值”是一个重要的问题，因为它涉及到资源管理和避免不必要的操作。以下是几个与operator=中的“自我赋值”相关的高频面试题目：

2.1 什么是自我赋值？为什么它是个问题？

• 自我赋值指的是对象尝试将自己赋值给自己，即obj = obj。这通常不是一个预期的操作，而且在没有正确处理的情况下，可能会导致资源泄漏或程序崩溃。

2.2 在重载赋值操作符时，如何避免自我赋值问题？

• 一个常见的策略是在赋值前检查源对象（即赋值操作符右侧的对象）和目标对象（即赋值操作符左侧的对象）是否相同。这通常通过比较它们的地址来实现。

2.3 如果不处理自我赋值，可能会发生什么？

• 如果不处理自我赋值，那么在尝试释放和重新分配对象的资源时（如动态分配的内存），可能会遇到问题。例如，释放同一块内存两次会导致未定义行为，或者尝试删除空指针也可能导致问题。

2.4 在赋值操作符中，如何处理深拷贝和浅拷贝？

• 深拷贝会创建源对象内容的新副本，而浅拷贝则只复制指针或引用。在处理动态分配资源的对象时，通常需要实现深拷贝来避免多个对象共享同一份资源的问题。

2.5请提供一个示例，展示如何在赋值操作符中正确处理自我赋值和资源管理。

• 示例可能包括检查源对象和目标对象是否相同，只有在它们不同时才执行资源释放和重新分配的操作。同时，可能需要考虑异常安全性，确保在发生异常时资源仍然得到正确管理。

示例代码：

#include <iostream>  
#include <algorithm> // 用于 std::swap  class MyResource {  
public:  MyResource() {  std::cout << "Allocating resource\n";  // 假设这里进行了某些资源的动态分配  }  ~MyResource() {  std::cout << "Deleting resource\n";  // 假设这里释放了之前分配的资源  }  // 假设这里还有其他管理资源的成员函数...  
};  class MyClass {  
private:  MyResource* resource;  public:  MyClass() : resource(new MyResource()) {}  ~MyClass() { delete resource; }  // 拷贝构造函数和拷贝赋值操作符（为了完整性）  MyClass(const MyClass& other) : resource(new MyResource(*other.resource)) {}  // 重载赋值操作符，正确处理自我赋值  MyClass& operator=(const MyClass& other) {  if (this != &other) { // 检查是否为自我赋值  // 释放当前对象的资源  delete resource;  // 分配新的资源  resource = new MyResource(*other.resource);  }  return *this;  }  // ... 其他成员函数 ...  
};  int main() {  MyClass obj1;  MyClass obj2;  // 正常的赋值操作  obj1 = obj2;  // 自我赋值测试  obj1 = obj1; // 应该安全执行，不导致任何问题  return 0;  
}

3、总结

天堂有路你不走，地狱无门你自来。

4、参考

4.1 《Effective C++》