Copy-and-swap

Идиома copy-and-swap — это идиома языка программирования C++, позволяющая разрабатывать устойчивые к исключениям операторы присваивания.

Идиома базируется на идиоме «Получение ресурса есть инициализация».

Идиома предполагает реализацию следующих функций-членов класса:

• конструктора копирования;
• оператора присваивания;
• метода swap, не генерирующего исключения и принимающего ссылку на объект класса.

Пример:

class Copyable {
public:
   Copyable& operator=(const Copyable &_v) {
      Copyable tmp(_v);
      this->swap(tmp);
      return *this;
   }

   void swap(Copyable &_v) noexcept;
};

Устойчивость к исключениям заключается в том, что в операторе присваивания Copyable& operator=(const Copyable &) нет точки, где генерация исключения могла бы привести к утечке памяти.

Оператор присваивания сначала пытается захватить ресурс «временная копия присваиваемого объекта» (tmp) и в случае успеха меняет его содержимое с содержимым текущего объекта (this). Поскольку метод swap объявлен как не генерирующий исключения (noexcept), единственной точкой, где может возникнуть исключение, является копирование объекта _v. Если копирование не удается, то управление не доходит до метода swap, в противном случае деструктор объекта tmp освобождает ресурсы, прежде принадлежавшие текущему объекту (this) (см. идиому RAII).

Приведённая выше реализация также устойчива к присваиваниям объекта самому себе (a=a), однако содержит издержки, связанные с тем, что временная копия в этом случае тоже будет создаваться. Исключить издержки можно дополнительной проверкой:

class Copyable {
public:
   Copyable& operator=(const Copyable &_v) {
      if(this != &_v)
          Copyable(_v).swap(*this);
      return *this;
   }

   void swap(Copyable &_v) noexcept;
};

Многие контейнеры и алгоритмы стандартной библиотеки C++ и библиотеки STL предполагают наличие устойчивого к исключениям оператора присваивания, но без использования идиомы copy-and-swap иногда довольно сложно реализовать такой оператор присваивания для классов, содержащих, например, указатели на экземпляры других классов.