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c++中的Copy-and-Swap惯用法是什么_c++实现强异常安全的赋值运算符

裘德小鎮的故事

发布： 2025-12-22 13:01:02

原创

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答案：Copy-and-Swap通过按值传参拷贝对象，再交换资源，确保异常安全并自动处理自我赋值与资源释放。1. 参数按值传递触发拷贝构造，失败则原对象不变；2. swap交换当前对象与副本的资源，应标记为noexcept；3. 函数返回时，副本析构释放旧资源。该法依赖正确实现的拷贝构造、析构和swap函数，符合强异常安全保证，代码简洁且兼容移动语义。

c++中的copy-and-swap惯用法是什么_c++实现强异常安全的赋值运算符

在C++中，Copy-and-Swap是一种实现赋值运算符的惯用法，主要用于确保强异常安全保证（Strong Exception Safety Guarantee），同时自动处理自我赋值和资源管理问题。它通过“拷贝-交换”两个步骤完成赋值操作。

基本原理

Copy-and-Swap的核心思想是：先创建目标对象的一个副本，然后将当前对象的内部资源与该副本进行交换。由于拷贝操作在修改原对象前完成，若拷贝过程中抛出异常，原对象仍保持原有状态，从而实现强异常安全。

这种技术通常配合一个swap非成员函数使用，且要求类正确实现了拷贝构造函数、析构函数和swap函数（遵循三大法则或五大法则）。

典型实现方式

假设我们有一个管理动态内存的类：

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class MyClass {
private:
    int* data;
    size_t size;
<p>public:
// 构造函数
MyClass(size_t s = 0) : size(s), data(s ? new int[s]{} : nullptr) {}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 拷贝构造函数
MyClass(const MyClass& other)
    : size(other.size), data(other.size ? new int[other.size] : nullptr)
{
    std::copy(other.data, other.data + other.size, data);
}

// 析构函数
~MyClass() { delete[] data; }

// 赋值运算符 - 使用 Copy-and-Swap
MyClass& operator=(MyClass rhs) {
    swap(*this, rhs);
    return *this;
}

// 友元 swap 函数（推荐）
friend void swap(MyClass& lhs, MyClass& rhs) noexcept {
    std::swap(lhs.data, rhs.data);
    std::swap(lhs.size, rhs.size);
}

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};

关键点解析

参数按值传递：operator= 的参数是按值传入的，这会自动触发拷贝构造函数，生成原始对象的一个副本。如果拷贝失败（如内存不足），异常会在赋值函数体执行前抛出，原对象未被修改。
swap交换资源：调用 swap 将当前对象的资源与副本交换。swap 应标记为 noexcept，避免在此阶段抛出异常。
析构旧数据：当函数返回时，rhs 离开作用域，其析构函数自动释放交换前本对象的数据（即旧资源）。