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关于C ++：如何重载std :: swap()

2023-04-12 05:47:00

How to overload std::swap()

在排序甚至分配期间，许多标准容器(例如std::list和std::vector)使用std::swap()。

但是swap()的std实现非常笼统，对于自定义类型而言效率很低。

因此，可以通过使用自定义类型特定的实现重载std::swap()来获得效率。但是如何实现它，以便std容器使用它？

重载交换的正确方法是将其写入与交换内容相同的名称空间中，以便可以通过依赖于参数的查找(ADL)找到它。一件特别容易做的事是：

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class X
{
// ...
friend void swap(X& a, X& b)
{
using std::swap; // bring in swap for built-in types

swap(a.base1, b.base1);
swap(a.base2, b.base2);
// ...
swap(a.member1, b.member1);
swap(a.member2, b.member2);
// ...
}
};

注意Mozza314

这是模拟通用std::algorithm调用std::swap并让用户在名称空间std中提供其交换的效果的模拟。由于这是一个实验，因此此模拟使用namespace exp而不是namespace std。

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// simulate

#include <cstdio>

namespace exp
{

template <class T>
void
swap(T& x, T& y)
{
printf("generic exp::swap
");
T tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}

template <class T>
void algorithm(T* begin, T* end)
{
if (end-begin >= 2)
exp::swap(begin[0], begin[1]);
}

}

// simulate user code which includes

struct A
{
};

namespace exp
{
void swap(A&, A&)
{
printf("exp::swap(A, A)
");
}

}

// exercise simulation

int main()
{
A a[2];
exp::algorithm(a, a+2);
}

对我来说，它打印出来：

1	generic exp::swap

如果您的编译器打印出不同的内容，则说明它没有正确实现模板的"两阶段查找"。

如果您的编译器符合(符合C ++ 98/03/11中的任何一种)，那么它将提供与我所示相同的输出。在这种情况下，确实会发生您担心的事情。将swap放入命名空间std(exp)并没有阻止它的发生。

Dave和我都是委员会成员，已经在该标准的这一领域工作了十年(彼此之间并不总是一致的)。但是，这个问题已经解决了很长时间，我们都同意如何解决。忽视Dave在这方面的专家意见/答案，后果自负。

C ++ 98发布后，此问题暴露出来。从2001年Dave开始，我开始在这一领域工作。这是现代的解决方案：

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// simulate

#include <cstdio>

namespace exp
{

template <class T>
void
swap(T& x, T& y)
{
printf("generic exp::swap
");
T tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}

template <class T>
void algorithm(T* begin, T* end)
{
if (end-begin >= 2)
swap(begin[0], begin[1]);
}

}

// simulate user code which includes

struct A
{
};

void swap(A&, A&)
{
printf("swap(A, A)
");
}

// exercise simulation

int main()
{
A a[2];
exp::algorithm(a, a+2);
}

输出为：

1	swap(A, A)

更新资料

观察到：

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namespace exp
{
template <>
void swap(A&, A&)
{
printf("exp::swap(A, A)
");
}

}

作品！那么为什么不使用它呢？

考虑您的A是类模板的情况：

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// simulate user code which includes

template <class T>
struct A
{
};

namespace exp
{

template <class T>
void swap(A< T >&, A< T >&)
{
printf("exp::swap(A, A)
");
}

}

// exercise simulation

int main()
{
A<int> a[2];
exp::algorithm(a, a+2);
}

现在，它不再起作用。 :-(

因此，您可以将swap放在命名空间std中并使其起作用。但是，对于具有模板A< T >的情况，您需要记住将swap放在A的命名空间中。而且，如果将swap放在A的命名空间中，这两种情况都适用，那么记住(并教别人)以这种方式进行操作会更容易。

(按C ++标准)不允许您重载std :: swap，但是特别允许您将自己类型的模板特化添加到std名称空间。例如。

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namespace std
{
template<>
void swap(my_type& lhs, my_type& rhs)
{
// ... blah
}
}

那么在std容器(以及其他任何地方)中的用法将选择您的专业而不是一般的专业。

还要注意，提供交换的基类实现对于您的派生类型还不够好。例如。如果你有

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class Base
{
// ... stuff ...
}
class Derived : public Base
{
// ... stuff ...
}

namespace std
{
template<>
void swap(Base& lha, Base& rhs)
{
// ...
}
}

这将适用于基类，但是如果您尝试交换两个派生对象，它将使用std的通用版本，因为模板交换是完全匹配的(并且避免了仅交换派生对象的"基本"部分的问题)。

注意：我已经对此进行了更新，以从我的上一个答案中删除错误的位。天哪！ (感谢puetzk和j_random_hacker指出来)

虽然通常不应该在std ::名称空间中添加内容是正确的，但明确允许为用户定义类型添加模板特化。没有重载功能。这是一个微妙的区别:-)

17.4.3.1/1
It is undefined for a C++ program to add declarations or definitions
to namespace std or namespaces with namespace std unless otherwise
specified. A program may add template specializations for any
standard library template to namespace std. Such a specialization
(complete or partial) of a standard library results in undefined
behaviour unless the declaration depends on a user-defined name of
external linkage and unless the template specialization meets the
standard library requirements for the original template.

std :: swap的特殊化如下所示：

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