为什么每个STL容器都定义了一个作为成员函数的交换函数？

Question

为什么每个STL容器都定义了一个作为成员函数的交换函数？

c++stl

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考虑STL中的queue容器。

据我了解，在<algorithm>标头中可用的swap()函数可以正常工作。

我了解到swap()只会对queue实例进行表面复制，即仅会复制front和rear指针以及size和其他数据成员。

两个队列中的条目不会物理交换位置，但无论何种情况，一旦交换指针和大小，这两个队列就会被有效地交换。

- Aayush Mahajan

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通常情况下，如果某个STL容器具有一个成员函数，其功能也可以通过<algorithm>获得，那么意味着STL容器可以更快地执行该功能，因为它了解数据的结构。 - Algirdas Preidžius

3个回答

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自由的 std::swap 对每个容器都有重载，因此您是正确的，成员函数 swap 不是必需的。自由重载可以被声明为 friend 并执行所有实现特定、容器特定的魔法以实现高效的交换。

目前，它们调用成员 swap。我想这样做允许以不同的方式调用这些函数，并且节省了许多 friend 声明。

我不知道除此之外还有什么。

- Lightness Races in Orbit

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当统一调用语法提案（由Bjarne Stroustrup于2014年版本）最终被采纳并进行了一些最后的微调后，您的问题将变得无关紧要，因为std::swap(my_queue, another_queue)和my_queue.swap(other_queue)可能是同一个函数的别名。不幸的是，这在C++17中不会发生。也许在C++20中？人们可以梦想...

- einpoklum

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可以查看英文原文，
原文链接

- Angew is no longer proud of SO · Accepted Answer

在C++11引入移动语义之前，std::swap的通用实现没有选择只能进行两次复制。从概念上讲，这个过程是这样的：

template <class T>
void swap(T &a, T &b)
{
  T t(a);
  a = b;
  b = t;
}

请注意，这个通用的std::swap不知道传入对象的内部情况（因为它可以被任意用户类型调用），因此需要进行拷贝。对于容器来说，这意味着拷贝元素。

提供一个优化后的成员函数swap只需重新指向一些内部指针，因此可以极大地提高性能。

自从移动语义被引入以来，使用移动操作可以使通用swap更加高效。再次强调概念上：

template <class T>
void swap(T &a, T &b)
{
  T t(::std::move(a));
  a = ::std::move(b);
  b = ::std::move(t);
}

当然，在实践中，它可能对涉及移动操作的要求是非抛出的，并且还有各种额外的位。

在移动语义已经实现的情况下，优化后的成员版本可能比以前不那么重要。但是，如果了解类型的确切实现细节，则交换它可能比三个通用移动更快。

此外，请注意，几乎所有在标准库中定义的类型都存在特定于类型的std :: swap重载。这些重载的作用是简单地在一个操作数上调用优化的swap成员函数。这样，你既拥有通用的自由函数swap，可以用于任何事物，又有针对标准库所知道的所有内容的优化实现。

可以放弃成员函数并直接提供优化实现的std :: swap重载，但这意味着它们可能需要成为友元，并且可能被视为不太容易被用户代码访问。