C++赋值操作符重载简介

1.赋值操作符重载的原因

赋值操作符是一个使用频率最高的操作之一,通常情况下它的意义十分明确,就是将两个同类型的变量的值从一端(右端)传到另一端(左端)。但在以下两种情况下,需要对赋值操作符进行重载。 一是赋值号两边的表达式类型不一样,且无法进行类型转换。 二是需要进行深拷贝。

2. 赋值操作符重载的注意事项

赋值操作符只能通过类的成员函数的形式重载。这就说明了,如果要将用户自定义类型的值传递给基本数据类型的变量,只能通过类型转换机制,而不能利用重载来实现。

当赋值号两边的表达式不一致的时候,可能需要对赋值操作符进行重载,见下面的例子。

#include <iostream>
using namespace std;

class A{
    int num;
public:
    A(){num=0;}
    A(int i){num=i;}
    void show(){
        cout<<num<<endl;
    }
};

int main(int argc, char* argv[]){
    A a=5;       //符值符号两边的数据类型不一样,这里表示创建新对象
    a.show();
    A a1;
    a1=1;        //赋值号两边的数据类型不一样,这是真正的赋值运算
    a1.show();   
}

程序的输出结果是: 5 1

在语句A a=5中,虽然用到了“=”,但它的语义是构造一个类A的对象a,它等价于语句A a(5),所以该语句与赋值无关。而语句a1=1是一个真正的赋值语句,变量a1的类型是A,而常量1的类型是int,由于可以通过类A的构造函数A(int)将类型int转换成类型A(实际上是以int为参数构造了一个类A的临时对象),然后再完成赋值操作,所以不必再对赋值操作符进行重载。

3.深拷贝情况下对赋值操作符重载

深拷贝是对赋值操作符进行重载的有一个因素。那么什么是深拷贝呢?简单的说,深拷贝是在把一个类对象a拷贝到另一个对象b中去时,如果对象a中包含非悬挂指针(野指针),那么要将a的指针所指区域的内容拷贝到b的相应指针所指的区域中去。进行深拷贝时,一般对象a和b有相同的数据类型。如果在进行赋值时发生深拷贝,就一定要对赋值操作符进行重载,否则赋值运算符就会按赋值的常规语义进行(成员变量之间传递数据),而不发生深拷贝。考察如下例子。

#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
    char* name;
    int age;
public:
    Student(){
        name=new char[20];
    }

    Student(char* n, int a){
        name=new char[20];
        if(name) strcpy(name,n);
        age=a;
    }

    Student(const Student& s){
        name=new char[20];
        *this=s;
    }
    void show(){
        cout<<"The student's name is "<<name;
        cout<<" and of age "<<age<<endl;
    }

    ~Student(){
        delete[] name;
    }

    Student& operator=(const Student &s){
        if(name) strcpy(name,s.name);
        age=s.age;
        return *this;
    }
};

int main(){
    Student s1("张三",18),s4("李四",20);
    Student s2;
    s1.show();
    s2=s4;
    s2.show();
    Student s3=s1;
    s3.show();
    return 0;
}

程序的输出结果是: The student’s name is 张三 and of age 18 The student’s name is 李四 and of age 20 The student’s name is 张三 and of age 18

阅读以上程序,注意如下几点。 (1)由于在类Student中,存在指针成员name,所以,当两个Student类成员之间赋值时,必须使用深拷贝。执行s2=s4;语句,就是将s4对象赋值给s2,其中将s4.name字符串的内容拷入s2.name就是对深拷贝的具体体现。

(2)类的拷贝构造函数虽然与赋值操作符并不是一回事,但通常可以在拷贝构造函数中利用赋值操作符重载,以避免对两个对象之间传递数据的重复解释。

(3)上面的程序,直接使用strcpy(name,s.name);实现两个对象的字符串成员的数据传递。这是一种简化的做法,存在很多隐患。比如如果源字符串的长度超过20个字符,此程序会出现运行时错误。解决的办法是根据原字符串的长度,重新分配目的字符串的长度,再次之前还要释放目的字符串的空间。另外,一个对象赋值给自己,也会出现问题,需要进行源对象和目的对象地址的比较,再考虑赋不赋值。

(4)由于深拷贝会涉及到内存的动态分配和释放等一些较为复杂的操作,所以程序员在编写自定义类时要尽量避免深拷贝的出现。例如,在上例中,将成员变量name定义成string name,就可以避免自己编写实现深拷贝的代码。实际的深拷贝工作是由string类来完成,而string类是C++标准库提供的,我们可放心使用。

(5)最赋值操作符进行重载时,通常将操作符函数的返回值定义为赋值左操作数类型的引用。这是为了实现对赋值表达式的求值,还有一个目的就是为了实现链式操作。

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