標准庫是如何實現 std::swap 的？

Question

STL中swap函數是如何實現的？ 是不是就這么簡單：

template<typename T> void swap(T& t1, T& t2) {
    T tmp(t1);
    t1=t2;
    t2=tmp;
}

在其他帖子中，他們討論了為您自己的班級專門化此功能。 為什么我需要這樣做？ 為什么我不能使用std::swap函數？

Answer 1

std::swap是如何實現的？

是的，問題中提出的實現是經典的 C++03 實現。

std::swap的更現代 (C++11) 實現如下所示：

template<typename T> void swap(T& t1, T& t2) {
    T temp = std::move(t1); // or T temp(std::move(t1));
    t1 = std::move(t2);
    t2 = std::move(temp);
}

這是在資源管理方面對經典 C++03 實現的改進，因為它可以防止不需要的副本等。它，C++11 std::swap ，要求類型T是MoveConstructible和MoveAssignable ，從而允許實施和改進。

為什么我需要提供自定義實現？

當您的實現比標准版本更高效或更具體時，通常會建議對特定類型的swap自定義實現。

一個經典的（C++11 之前的）示例是當您的類管理大量資源時，復制和刪除這些資源的成本很高。 相反，您的自定義實現可以簡單地交換實現交換所需的句柄或指針。

隨着std::move和可移動類型（並以此實現您的類型）的出現，大約在 C++11 及以后，這里的許多原始基本原理開始消失； 但是，如果自定義交換比標准交換更好，請實施它。

如果通用代碼適當地使用ADL機制，它通常能夠使用您的自定義swap 。

Answer 2

STL中swap函數是如何實現的？

哪個實現？ 這是一個規范，而不是一個具體的庫。 如果你的意思是我的編譯器的標准庫是如何做到的，要么告訴我們是哪個編譯器，要么自己閱讀代碼。

是不是就這么簡單：

這本質上是 C++11 之前的原始版本。

這種非專業化的實現強制復制：對於您的示例中的T = std::vector<SomethingExpensive> ，代碼轉換為：

template<typename T> void swap(T& t1, T& t2) {
  T tmp(t1); // duplicate t1, making an expensive copy of each element
  t1=t2;     // discard the original contents of t1,
             // and replace them with an expensive duplicate of t2
  t2=tmp;    // discard the original contents of t2,
             // and replace them with an expensive duplicate of tmp
}            // implicitly destroy the expensive temporary copy of t1

所以為了交換兩個向量，我們基本上創建了三個。 有三個動態分配和許多昂貴的對象復制，並且這些操作中的任何一個都可能拋出，可能使參數處於不確定狀態。

由於這顯然很糟糕，因此為昂貴的容器提供了重載，並且鼓勵您為自己的昂貴類型編寫重載：例如。 std::vector可以訪問向量的內部結構，並且可以交換兩個向量而無需進行所有復制：

template <typename T> void swap(vector<T> &v1, vector<T> &v2) { v1.swap(v2); }
template <typename T> void vector<T>::swap(vector<T>& other) {
  swap(this->size_, other.size_); // cheap integer swap of allocated count
  swap(this->used_, other.used_); // cheap integer swap of used count
  swap(this->data__, other.data_); // cheap pointer swap of data ptr
}

請注意，這根本不涉及任何昂貴的副本，沒有動態（取消）分配，並且保證不會拋出。

現在，這種特殊化的原因是 vector::swap 可以訪問 vector 的內部結構，並且可以安全有效地移動它們而無需復制。

為什么我需要做這件事[專門...為你自己的班級]？

Pre-C++11，出於與std::vector相同的原因 - 使交換高效且異常安全。

從 C++11 開始，你真的不需要——如果你提供移動構造和賦值，或者編譯器可以為你生成合理的默認值。

新的通用交換：

template <typename T> void swap(T& t1, T& t2) {
    T temp = std::move(t1);
    t1 = std::move(t2);
    t2 = std::move(temp);
}

可以使用移動構造/分配來獲得與上面的自定義向量實現基本相同的行為，而根本不需要編寫自定義實現。