swap 函数的编写

Posted 2022-12-14 小键233

swap 函数用来交换两个变量的值，C++ 标准库提供了这个函数。

前面的博客也有提到 copy and swap 技术，可以处理自我交换的情况。
那一个典型的实现就是这样的：

template<typename T>
void swap(T& a, T& b)

    T temp(a);
    a = b;
    b = temp;

*C++ 标准库就提供了这个函数，所以并不用自己去手动编写这段代码。

简单易懂的函数。

现在我们来讨论复杂一点的情况，如何设计一个swap 函数用来处理“以指针指向一个对象，内含真正的数据”这样的类型。
有点拗口是吧，嗯，那来看看代码是长什么样的：

struct Data

;

class SomeClass

    Data* ptd;
public:
    SomeClass()
    
        ptd = new Data;
    
    SomeClass(const SomeClass& ins)
    
        ptd =  new Data(*ins.ptd);
    
    ~SomeClass()
    
        delete ptd;
    
    SomeClass& operator = (const SomeClass& ins)
    
        *ptd = *ins.ptd;  //复制时，只要让它们的指针指向的对象进行复制就可以了
        return *this;
    
;

这种设计称为“pimpl 手法”（pointer to implementation）

这时候一旦置换两个对象，效率就没有那么高，因为我们想要的就是简单地置换内部的指针值而已。

那解决方法就是全特化（total template specialization）std 中的swap 函数。

namespace std

    template<>
    void swap<SomeClass>(SomeClass& a, SomeClass& b)
    
        swap(a.ptd, b.ptd);//由于类的封装性，这个编译不通过
    

有趣的是，在std 中，它并不允许你添加新的东西进去（建议这么做，如果你非要添加的话，它也只能两手一摊，被逼无奈），但是允许你特化标准的templates实现。

这是我们想要的，但是因为数据的封装性，还需要再修改一下，于是变成这样子：

struct Data

;

class SomeClass

    Data* ptd;
public:
    SomeClass()
    
        ptd = new Data;
    
    SomeClass(const SomeClass& ins)
    
        ptd =  new Data(*ins.ptd);
    
    ~SomeClass()
    
        delete ptd;
    
    SomeClass& operator = (const SomeClass& ins)
    
        *ptd = *ins.ptd;  //复制时，只要让它们的指针指向的对象进行复制就可以了
        return *this;
    

    void swap(SomeClass& b)
    
        std::swap(ptd, b.ptd);  //指明使用std 的swap版本呢
    
;
namespace std

    template<>
    void swap<SomeClass>(SomeClass& a, SomeClass& b)
    
        a.swap(b);
    

到目前为止，一切都挺好，我们也得到了想要的实现。

现在，我们再变一下，把SomeClass 变成模板，于是代码变成这样子：

template<typename Data> //现在Data 是typename 的参数
class SomeClass

    ...
;

namespace std //偏特化不被允许

    template<typename T>
    void swap<SomeClass<T> >(SomeClass<T> & a, SomeClass<T> & b)
    
        a.swap(b);
    

因为SomeClass是个模板类了，我们也相应地改变swap 函数。
但是，注意，C++ 并不允许函数偏特化（partially specialize），它只允许对class 进行偏特化。
解释一下：

template<typename T>
class Link
;

template<typename T>
class FreeLink:public Link<T>  //类的偏特化，ok
;

那怎么去编写一个swap 函数，用于模板化的Someclass 呢？
答案是，依然编写一个non-member 函数的swap ， 去调用member 的swap 函数。但是不把它放入命名空间std 中

//前面不能有using namespace std;
//如果有，要么改swap 函数名称，要么另写一个自己的namespace ，把swap丢进去
template<typename T>
void swap(T& a, T& b)

    a.swap(b);

那现在存在的swap 版本函数有：

std::swap; 
swap; //自己编写的swap ，调用的时候，可以通过命名空间指明

[参考资料]
[1] Scott Meyers 著, 侯捷译. Effective C++ 中文版: 改善程序技术与设计思维的 55 个有效做法[M]. 电子工业出版社, 2011.
（条款25：考虑写出一个不抛异常的swap 函数）