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C++11之右值引用（三）：使用C++11编写string类以及“异常安全”的=运算符

2024-07-27 18:34:15   217人阅读

前面两节，说明了右值引用和它的作用。下面通过一个string类的编写，来说明右值引用的使用。

相对于C++98，主要是多了移动构造函数和移动赋值运算符。

先给出一个简要的声明：

class String{public:    String();    String(const char *s); //转化语义    String(const String &s);    String(String &&s);    ~String();    String &operator=(const String &s);    String &operator=(String &&s);    friend ostream &operator<<(ostream &os, const String &s)    {        return os << s.data_;    }private:    char *data_;};

下面依次实现每个函数。

第一个是默认构造函数：

String::String():data_(new char[1]){    *data_ = 0;    cout << "default" << endl;}

 

然后是char*版本的构造函数：

String::String(const char *s):data_(new char[strlen(s) + 1]){    ::strcpy(data_, s);    cout << "char *" << endl;}

重点来了，我们提供移动构造函数：

String::String(String &&s):data_(s.data_){    cout << "move construct" << endl;    s.data_ = NULL; //防止释放data}

这里最重要的一点就是要把s的data置为NULL，因为s是个右值，马上就要析构。这样就成功实现了偷取s的内容。

析构函数：

String::~String(){    delete[] data_;}

下面我们提供赋值运算符，这里注意一点：

一是处理自我赋值，二是要返回自身引用。

String &String::operator=(const String &s){    if(this != &s)    {        delete[] data_;        data_ = new char[strlen(s.data_) + 1];        ::strcpy(data_, s.data_);    }    return *this;}String &String::operator=(String &&s){    if(this != &s)    {        cout << "move assignment" << endl;        delete[] data_;        data_ = s.data_;        s.data_ = NULL;    }    return *this;}

后面的移动构造函数，依然要把s的data置为NULL。

上面两个函数看似正确，但是没有处理发生异常的情况，如果new时发生异常，但是此时原本的data已经被delete，造成错误。

如何解决？

我们提供一个swap函数：

void String::swap(String &s){    std::swap(data_, s.data_);}

一种好的处理方案是：

String &String::operator=(const String &s){    String temp(s);    swap(temp);    return *this;}String &String::operator=(String &&s){    String temp(s);    swap(temp);    return *this;}

这样，即使生成temp时发生异常，也对自身没有影响。

注意这里没有处理自我赋值，因为自我赋值发生的情况实际比较少，而之前的代码第一行是delete，则必须处理自我赋值。

上面两个赋值运算符可以直接合为一个：

String &String::operator=(String s){    swap(s);    return *this;}

事实上，我们在前面也提到过，除了构造函数之外，X &x和X &&类型的函数，可以合二为一为X x，采用传值。

这样，我们的最后一个实现，保证了异常安全。

 

测试代码：

int main(int argc, char const *argv[]){    String s("foo");    String s2(s);    //String s3(std::move(String("bar")));    String s3(String("bar")); //编译器优化 直接使用char*    cout << s3 << endl;    s3 = s;    s3 = String("hello");    cout << s3 << endl;    s3 = std::move(s2);    cout << s3 << endl;    return 0;}

注意：

String s3(String("bar"));

会被编译器优化为

String s3(“bar”)

可以显式使用：

String s3(std::move(String("bar")));

 

完毕。

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