如何实现swap()函数？

Question

如何实现swap()函数？

c++swap

18

可能是重复问题：
如何为我的类提供一个交换函数？

每次我以为我明白了，但总会看到一些让我困惑的东西。

如果你想为自己的类提供一个 swap 的实现，你该怎么做呢？

可能的选择列表如下：

定义一个在 std 命名空间内的函数（接受两个参数），该函数调用下面的 #3 函数
（有人说这是正确的；有些人说这是非法的）
在类内部定义一个静态方法，接受两个参数进行交换
（对我来说比 #4 更有意义，但我不明白为什么没有人这样做），该方法根据需要调用任何基类的 swap 方法
在类内部定义一个实例方法，接受另一个参数进行交换, 该方法根据需要调用任何基类的 swap 方法
在类内部定义一个实例方法，接受两个其他参数进行交换, 同上, 该方法根据需要调用任何基类的 swap 方法
定义一个在你自己的命名空间中的函数（接受两个参数）, 该函数调用 #3
其他内容

我的理解是我需要 #5 和 #3，在这种情况下，调用者将会像这样调用using std::swap; swap(a, b);，但是没有人建议这种组合方式，这真的让我感到困惑。我真的不理解 #4，因为每个人似乎都在使用一个实例成员，而实际上操作是静态的。我无法确定我的理解是否错误，或者当我查找答案时看到的一堆答案是否正确。

什么是正确的方法？

- user541686

4

@Xeo：在标记我的问题为重复之前，你是否真正“阅读”了我的问题？我发帖的“全部原因”就是这些“重复”让我感到困惑。 - user541686

1

请注意您对第4点的误解，它实际上不是一个实例函数，而是一个“友元”函数，与第5点相同。 - Xeo

@Xeo：哇...你会在这里发表那个答案吗？（编辑：或者...看起来有人比你更快地完成了。）我完全没有意识到它是一个“友元函数”（从未定义过其中之一...不知道它们是静态的）。 - user541686

2

一个友元函数不是静态的：静态成员仍然是类的成员，而友元不是。此外，在C++中，正确的术语是“成员函数”，而不是“实例方法”。 - Jonathan Wakely

1

是的，“free”或“non-member”可以使用，记住C++不是一种面向对象的语言，默认情况下事物不是成员或“实例特定”的。在C++中，“static”是一个非常重载的术语，除非你在技术上使用它，否则最好避免使用这个词来传达你的想法。 - Jonathan Wakely

显示剩余2条评论

3个回答

8

C++11标准规定，如果存在非成员函数swap的重载集合，该集合包含<utility>中的两个std::swap模板以及由参数相关查找找到的所有重载，使得swap(t,u)和swap(u,t)是有效表达式，并且交换t和u的值，则对象t可以与对象u进行交换。

在上述条件下交换两个对象的常规方式为：

using std::swap;
swap(t, u);

在名称查找时，会考虑 std::swap 和由 ADL 找到的任何 swap 的重载，然后重载决议将选择最佳匹配项。

考虑每个实现：

1. 不允许向命名空间 std 添加重载，而上述规则也不需要它们被找到。如果专门为用户定义的类型（即非标准库类型或基本类型）专门化标准的 std::swap 函数模板，则是合法的。如果你专门化了 std::swap ，则是有效的，否则不行，且不能部分特化函数模板。 2. 静态成员函数不会被 swap(t, u) 找到，因为它需要限定作用域，例如 Foo::swap(t, u)。 3. 一元 swap 成员函数不能被称为 swap(t, u)，必须称为 t.swap(u)。 4. 你给出的链接显示一个非成员 friend 函数，这可以通过 ADL 找到，因此可用于使类型可交换。 5. 这样的函数可以通过 ADL 找到。

因此，2 和 3 不能使类型可交换。4 和 5 可以。1 如果正确执行可能会，但不能用于交换类模板。

3 不是必需的，但可用于帮助实现 4 或 5，因为成员函数将访问类型的内部细节，因此可以交换私有成员。对于 4，该函数是友元，因此已经具有访问权限。因此，通过排除法，你需要 4 或 3 和 5 中的一个。通常认为最好提供一个成员交换（3），然后在同一命名空间中提供一个非成员函数（5），该函数调用成员交换。

- Jonathan Wakely

4

正如您所说，您需要 #5（与您的类型相同命名空间中的一个函数）来支持惯用的using std :: swap; swap（a，b）;。这样，当使用参数相关查找时，将选择您的重载，而不是std :: swap 。

如果您的swap实现需要访问该类型的私有成员，则需要调用类似于#3的成员函数，或者声明非成员函数为friend。这正是#4中示例所做的：可以在类内声明和定义friend函数，但这并不使其成为成员；它仍然在周围的命名空间中范围内。

因此，这个：

class thing {
    friend void swap(thing & a, thing & b) {/*whatever*/}
};

等价于这个（或多或少-请参见评论）：

class thing {
    friend void swap(thing & a, thing & b);
};

inline void swap(thing & a, thing & b) {/*whatever*/}

#1（为您的类型专门设计std::swap）是允许的，但有些人认为将所有内容保留在自己的命名空间中更加清晰。

无论是#2还是#3都不会允许未经限定的swap(a,b)找到您的实现。

- Mike Seymour

4

+1，不确定它的相关性如何，但最后两个示例并不完全相同。在最后一个示例中，swap 在命名空间级别是可访问的（定义也是声明），而通过在类内定义，它只能通过 ADL（关联名称查找）访问。特别地，如果是内联定义，则无法这样做： void (*p)(thing&,thing&) = &swap;。 - David Rodríguez - dribeas

@DavidRodríguez-dribeas：很有趣，我不知道这个。 - Mike Seymour

请注意，我应该稍微明确一下：仅使用friend关键字的定义时，它在命名空间级别是不可访问的。如果在第一个示例中添加了一个命名空间级别的声明：class thing {...}; void swap( thing&, thing& );，那么这两个示例将是等效的。问题在于friend声明仅在类的上下文中声明函数，并不提供命名空间级别的声明。 - David Rodríguez - dribeas

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- David Rodríguez - dribeas · Accepted Answer

我看到的一个常见模式是按照你自己的理解提供3和5。

1. 将一个专业化添加到 std :: 命名空间中，这是允许的，但在某些情况下可能不可能（如果您的类型本身是模板）。 2. 没有任何优势，并强制在使用成员之外的地方限定类型，这意味着为实现对其他持有您类型的类型进行交换的swap时，它们需要限定调用（void swap（other& l，other& r）{T :: swap（l.t，r.t）;} ） 3. 不需要友元，可以与rvalue一起使用（即使在C ++ 03中也是如此），并且在某些情况下是惯用的 std :: vector<int>（）。swap（v）; 清除向量的内容。 4. 什么？您误解了代码！这不是声明一个带两个参数的成员，而是一个带两个参数的自由函数，并内联定义该函数。这等同于5（不转发到3，而是在自由函数中实现所有内容）。 5. 同一命名空间中的自由函数允许ADL找到它，并启用其他代码使用常见模式void swap（other& l，other& r）{using std :: swap; swap（l.t，r.t）;} ，而无需知道other :: t类型是否具有特定的swap 重载或是否需要使用std :: 中的重载。将其转发到3允许您提供可通过ADL和临时对象使用的单个（真正的）实现。