标准库如何实现std::swap
How does the standard library implement std::swap?
如何在STL中实现交换函数?是不是这么简单:
template<typename T> void swap(T& t1, T& t2) {
T tmp(t1);
t1=t2;
t2=tmp;
}
在其他帖子中,他们讨论了为自己的类专门化这个函数。我为什么要这么做?为什么不能用std::swap
函数?
std::swap
是如何实现的?
是的,问题中给出的实现是经典的c++ 03。
一个更现代的(c++ 11) std::swap
的实现看起来像这样:
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);
}
在资源管理方面,这是对经典c++ 03实现的改进,因为它可以防止不必要的副本等。它,c++ 11 std::swap
,要求类型T
为MoveConstructible和MoveAssignable,从而允许实现和改进。
为什么我需要提供自定义实现?
当您的实现比标准版本更有效或更具体时,通常建议为特定类型定制swap
实现。
一个典型的(c++ 11之前的)例子是当你的类管理大量的资源时,复制和删除这些资源的成本很高。相反,您的自定义实现可以简单地交换实现交换所需的句柄或指针。
随着std::move
和可移动类型的出现(并实现了您的类型),大约在c++ 11及以后,这里的许多原始原理开始消失;但是,如果自定义交换比标准交换更好,那么就实现它。
通用代码通常能够使用您的自定义swap
,如果它适当地使用ADL机制。
如何在STL中实现swap函数?
实现?它是一个规范,而不是一个具体的库。如果你的意思是我的编译器的标准库是怎么做的,要么告诉我们是哪个编译器,要么自己读代码。
是这么简单吗?
这实际上是c++ 11之前的原始版本。
这个非专门化的实现强制复制:对于示例中的T = std::vector<SomethingExpensive>
,代码翻译为:
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
所以为了交换两个向量,我们实际上创建了三个。有三个动态分配和大量昂贵对象的复制,这些操作中的任何一个都可能抛出,可能使参数处于不确定状态。
由于这显然很糟糕,所以为昂贵的容器提供了重载,并且鼓励您为自己的昂贵类型编写重载:std::vector
专门化可以访问vector的内部结构,并且可以交换两个vector而无需复制:
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
}
请注意,这不涉及任何昂贵的复制,没有动态(de)分配,并且保证不会抛出。
现在,这种专门化的原因是vector::swap可以访问vector的内部,并且可以在不复制的情况下安全有效地移动它们。为什么我需要这样做[专门化…]为你自己的类]?
pre - c++ 11,出于和std::vector
相同的原因——使交换高效和异常安全。
从c++ 11开始,你真的不需要——如果你提供move构造和赋值,或者编译器可以为你生成相同的默认值。
新的泛型交换:
template <typename T> void swap(T& t1, T& t2) {
T temp = std::move(t1);
t1 = std::move(t2);
t2 = std::move(temp);
}
可以使用移动构造/赋值来获得与上述自定义向量实现基本相同的行为,而无需编写自定义实现。
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