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EC读书笔记系列之13：条款25 考虑写出一个不抛异常的swap函数

分类: IT文章 • 2023-12-05 15:11:19

记住：

★当std::swap对你的类型效率不高时，提供一个swap成员函数，并确定其不抛出异常

★若你提供一个member swap，也该提供一个non-member swap来调用前者。对于classes（而非templates），也请特化std::swap

★调用swap时应针对std::swap使用using声明式，然后调用swap并且不带任何“命名空间资格修饰”

★为“用户定义类型”进行std templates全特化是好的，但千万不要尝试在std内加入某些对std而言全新的东西

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swap函数的背景：

    原本其只是STL的一部分，而后成为异常安全性编程的脊柱，以及用来处理自我赋值(Copy-and-swap技术)可能性的一个常见机制。

举例：

class Widget { 

    public:
        Widget( const Widget &rhs );
        Widget& operator=( const Widget &rhs ) {
            //复制Widget时令其复制其WidgetImpl对象
            ...
            *pImpl = *( ths.pImpl );
            ...
        }
        ...
    private:
        WidgetImpl *pImpl;
};

其中的WidgetImpl类如下：
class WidgetImpl {

    public:
        ...
    private:
        int a, b, c;
        std::vector<double> v; //可能有许多数据，意味着复制时间很长
};

若要置换两Widget对象值，仅需置换其pImpl指针，但STL缺省的swap并不知这样操作，它不只复制三个Widget，还复制三个WidgetImpl对象，非常缺乏效率！！！

做法一（编译出错）：

namespace std {

    template<>  //这是std::swap针对T是Widget的特化版
    void swap<Widget>( Widget &a, Widget &b ) {
    
        swap( a.pImpl, b.pImpl );  //仅需置换指针就好
    }
}

template<>表示它是std::swap的一个全特化版（不能够改变std命名空间内的任何东西，但可以为标准templates制造特化版，使他专属于自己的classes，如本例的Widget，上面的代码就是这样操作的）。上述代码有问题，因为pImpl是private，∴swap( a.pImpl, b.pImpl );语句出错

做法二（针对的是class的情况）：

class Widget {

    public:
        ...
        void swap( Widget &other ) { //在Widget内增加swap成员函数
        
            using std::swap; //此声明必要
            swap( pImpl, other.pImpl ); //置换的是指针
        }
    ...
};

namespace std {

    template<> //修订后的std::swap特化版本
    void swap<Widget>( Widget &a, Widget &b ) {
    
        a.swap(b); //若要置换Widget，调用其swap成员函数
    }
}

此做法可以，而且还与STL容器有一致性，∵所有STL容器也都提供有public swap成员函数和std::swap特化版本（用来调用前者）。

做法三（编译出错）：

上述做法是可以，但针对的是Widget和WidgetImpl是class的情况，假设Widget和WidgetImpl都是class template该如何呢

　　template<typename T> //现在变为class template了

　　class WidgetImpl {};

　　template<typename T>  //现在变为class template了

　　class Widget {};

在Widget内放swap成员跟做法二是一样，但特化std::swap时会遇到问题：

namespace std {

    template<typename T>     //这是偏特化
    void swap< Widget<T> >( Widget<T> &a, Widget<T> &b ) { //错误！
    
        a.swap(b);
    }
}

这段所谓的特化代码通不过编译，∵我们企图偏特化一个function template（std::swap），但C++只允许对class template偏特化，不能对function template这么搞。

做法四：做法三的解决办法

 声明一个non-mem. swap让它调用mem. swap，但不再将那个non-mem. swap声明为std::swap的特化版。

namespace WidgetStuff {

    ...                     //模板化的WidgetImpl等等
    template<typename T>
    class Widget {...};  //同前，内含swap成员函数
    ...
    template<typename T> //单独写一个non-member ！！不要特化了！
    void swap( Widget<T> &a, Widget<T> &b ) { //注意这里并不属std空间
    
        a.swap(b);
    }
}

总结：

目前已经讨论default swap，member swap，non-member swap，std::swap的特化版本。

　　首先，若swap的缺省实现码对你的class或class template提供可接受的效率，无需做额外的事情；

　　其次，若swap缺省实现版效率不足，试着做以下事情：

　　　　1. 提供一个public swap成员函数，且该函数绝不该抛出异常；

　　　　2. 在你的class或template所在的命名空间内提供一个non-member swap，并令其调用上述swap成员函数；（做法四）

　　　　3. 若你正在编写一个class（而非class template），为你的class特化std::swap，并令它调用你的swap成员。（做法二）

　　最后，若你调用swap，请确定包含一个using声明式，以便让std::swap在你的函数内曝光可见，然后不加任何namespace修饰符，赤裸裸地调用swap。（做法二、四都有！！！）

最后一点：成员版swap（即做法二Widget类中所写的swap函数）绝不可抛出异常！！！

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