在operator=中使用Copy-and-Swap惯用法出现递归问题的排查

问题概述 #

实现自定义模板类MyVector时，尝试用Copy-and-Swap惯用法实现赋值运算符，运行后出现递归行为，核心代码如下：

MyVector& operator= (const MyVector& v)
{
    cout << "copy assignment operator" << endl;

    MyVector<int> copy = v; // copy and swap
    swap(*this, copy);

    return *this;
}

问题原因分析 #

1. 缺少自定义swap函数触发递归
   没有为MyVector实现成员swap函数，调用swap(*this, copy)时会使用std::swap。而std::swap的默认实现依赖赋值运算符，会再次触发你的operator=调用，形成无限递归。

2. 模板类实例化硬编码错误
   在模板类中创建拷贝对象时硬编码了MyVector<int>，应该使用模板参数T，否则当模板实例化类型不是int时会出现类型不匹配问题。

3. 拷贝构造函数未完成完整拷贝
   当前拷贝构造函数仅复制了第一个元素*m_data = *v.m_data;，没有遍历所有元素，会导致数据丢失。

修复方案 #

1. 添加自定义swap成员函数 #

在MyVector类的public部分添加noexcept的swap函数，直接交换成员变量，避免调用赋值运算符：

void swap(MyVector& other) noexcept
{
    using std::swap;
    swap(m_size, other.m_size);
    swap(m_capacity, other.m_capacity);
    swap(m_data, other.m_data);
}

2. 修正赋值运算符实现 #

将硬编码的MyVector<int>改为MyVector<T>，并调用自定义的swap成员函数：

MyVector& operator= (const MyVector& v)
{
    cout << "copy assignment operator" << endl;

    MyVector<T> copy(v); // 用模板参数创建拷贝对象
    swap(copy); // 调用自定义swap，避免递归

    return *this;
}

3. 修复拷贝构造函数 #

修改拷贝构造函数，遍历复制所有元素：

MyVector(const MyVector& v)
: m_size(v.m_size), 
  m_capacity(v.m_capacity)
{
    cout << "copy ctor" << endl;

    m_data = new T[m_size];
    // 遍历复制每一个元素
    for (int i = 0; i < m_size; ++i)
    {
        m_data[i] = v.m_data[i];
    }
}

进阶优化：统一赋值运算符 #

可以将拷贝赋值和移动赋值合并为一个统一的赋值运算符，利用值传递自动触发拷贝或移动构造，代码更简洁高效：

MyVector& operator= (MyVector other) // 值传递，自动选择拷贝/移动构造
{
    cout << "assignment operator" << endl;
    swap(other);
    return *this;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者KcFnMi