本文主要介绍 C++ 编程语言中赋值运算符重载函数(operator=)的相关知识,同时通过示例代码介绍赋值运算符重载函数的使用方法。

1 概述

1.1 Why

首先介绍为什么要对赋值运算符“=”进行重载。某些情况下,当我们编写一个类的时候,并不需要为该类重载“=”运算符,因为编译系统为每个类提供了默认的赋值运算符“=”,使用这个默认的赋值运算符操作类对象时,该运算符会把这个类的所有数据成员都进行一次赋值操作。例如有如下类:

class A
{
public:
    int a;
    int b;
    int c;
};

对这个类的对象进行赋值时,使用默认的赋值运算符是没有问题的。

示例代码内容如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class ClassA
{
public:
    int a;
    int b;
    int c;
};

int main()
{
    ClassA obj1;
    obj1.a = 1;
    obj1.b = 2;
    obj1.c = 3;

    ClassA obj2;
    obj2 = obj1;

    cout << "obj2.a is: " << obj2.a << endl;

    return 0;
}

编译并执行上述代码,结果如下:

通过上述结果能够知道:通过使用默认的赋值运算符“=”,可以让对象 obj2 中的所有数据成员的值与对象 obj1 相同。这种情况下,编译系统提供的默认赋值运算符可以正常使用。

但是,在下面的示例中,使用编译系统提供的默认赋值运算符,就会出现问题了。

示例代码内容如下:

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;

class ClassA
{
public:
    ClassA()
    {
    
    }

    ClassA(const char* pszInputStr)
    {
        pszTestStr = new char[strlen(pszInputStr) + 1];
        strncpy(pszTestStr, pszInputStr, strlen(pszInputStr) + 1);
    }
    virtual ~ClassA()
    {
        delete pszTestStr;
    }
public:
    char* pszTestStr;
};

int main()
{
    ClassA obj1("liitdar");

    ClassA obj2;
    obj2 = obj1;

    cout << "obj2.pszTestStr is: " << obj2.pszTestStr << endl;
    cout << "addr(obj1.pszTestStr) is: " << &obj1.pszTestStr << endl;
    cout << "addr(obj2.pszTestStr) is: " << &obj2.pszTestStr << endl;

    return 0;
}

编译并运行上述代码,结果如下:

上述错误信息表明:当对象 obj1 和 obj2 进行析构时,由于重复释放了同一块内存空间,导致程序崩溃报错。在这种情况下,就需要我们重载赋值运算符“=”了。

2 示例代码

2.1 示例代码1

我们修改一下上面出错的示例代码,编写一个包含赋值运算符重载函数的类,修改后的代码内容如下:

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;

class ClassA
{
public:
    ClassA()
    {
    
    }
    ClassA(const char* pszInputStr)
    {
        pszTestStr = new char[strlen(pszInputStr) + 1];
        strncpy(pszTestStr, pszInputStr, strlen(pszInputStr) + 1);
    }
    virtual ~ClassA()
    {
        delete pszTestStr;
    }
    // 赋值运算符重载函数
    ClassA& operator=(const ClassA& cls)
    {
        // 避免自赋值
        if (this != &cls)
        {
            // 避免内存泄露
            if (pszTestStr != NULL)
            {
                delete pszTestStr;
                pszTestStr = NULL;
            }

            pszTestStr = new char[strlen(cls.pszTestStr) + 1];
            strncpy(pszTestStr, cls.pszTestStr, strlen(cls.pszTestStr) + 1);
        }
        
        return *this;
    }
    
public:
    char* pszTestStr;
};

int main()
{
    ClassA obj1("liitdar");

    ClassA obj2;
    obj2 = obj1;

    cout << "obj2.pszTestStr is: " << obj2.pszTestStr << endl;
    cout << "addr(obj1.pszTestStr) is: " << &obj1.pszTestStr << endl;
    cout << "addr(obj2.pszTestStr) is: " << &obj2.pszTestStr << endl;

    return 0;
}

编译并运行上述代码,结果如下:

通过上述结果能够看到,利用赋值运算符重载函数,解决了对象赋值时,析构函数多次释放同一块内存空间的问题。

对于上述代码,有以下几点需要说明:

  • 当为一个类的对象赋值(可以用本类对象为其赋值,也可以用其它类型的值为其赋值)时,该对象(如本例的 obj2)会调用该类的赋值运算符重载函数,进行具体的赋值操作。如上述代码中的“obj2 = obj1;”语句,用 obj1 为 obj2 赋值,obj2 会调用 ClassA 类的赋值运算符重载函数;
  • 下方语句和语句“ClassA obj2 = obj1;”在调用函数时是有区别的:前者第一句是对象 obj2 的声明及定义,调用类 ClassA 的无参构造函数,所以“obj2 = obj1;”一句是在对象 obj2 已经存在的情况下,用 obj1 来为 obj2 赋值,调用的是赋值运算符重载函数;而后者,是用 obj1 来初始化 obj2,调用的是拷贝构造函数。拷贝构造函数的语句样式为“ClassA(const ClassA& cls)”。关于拷贝构造函数的详细知识,请查询相关内容,此处不展开介绍;
ClassA obj2;
obj2 = obj1;
  • ​​​​​​​当程序没有显式地提供一个以“本类或本类的引用”为参数的赋值运算符重载函数时,编译器会自动生成一个默认的赋值运算符重载函数(即默认赋值运算符)。

​​​​​​​2.2 示例代码2

示例代码2内容如下:

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

class Data
{
private:
    int data;
    
public:
    // 构造函数
    Data()
    {
    };
    // 构造函数
    Data(int _data):data(_data)
    {
        cout << "This is constructor" << endl;
    }
    // 赋值运算符重载函数
    Data& operator=(const int _data)
    {
        cout << "This is operator=(int _data)" << endl;
        data = _data;
        
        return *this;
    }
};

int main()
{
    // 调用构造函数
    Data data1(1);
    Data data2, data3;
    // 调用赋值运算符重载函数
    data2 = 1;
    // 调用默认的赋值运算符重载函数
    data3 = data2;
    
    return 0;
}

编译并执行上述代码,结果如下:

上述结果表明:“data2 = 1;”语句调用了我们提供的以 int 类型参数(而非本类或本类的引用)为形参的赋值运算符重载函数;而“data3 = data2;”的成功执行,说明该语句调用了编译器提供的默认的赋值运算符重载函数。

如果将上述代码中赋值运算符重载函数去掉,重新编译执行,结果如下:

上述结果说明,当用一个非类 A 的值(如上面的 int 类型值)为类 A 的对象赋值时:

  • 如果检测到构造函数和赋值运算符重载函数同时存在,则会优先调用赋值运算符重载函数;
  • 如果只检测到构造函数,就会调用构造函数。

3 总结

综合本文内容,可以知道针对以下情况,需要显式地提供赋值运算符重载函数(即自定义赋值运算符重载函数):

  • 用非类 A 类型的值为类 A 的对象赋值时(当然,这种情况下我们也可以不提供相应的赋值运算符重载函数,而只提供相应的构造函数,如更改后的示例代码2);
  • 用类 A 类型的值为类 A 的对象赋值,且类 A 的数据成员中含有指针的情况下,必须显式提供赋值运算符重载函数(如示例代码1)。

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