[Effective C++ --025]考虑写出一个不抛异常的swap函数

引言

在我的上一篇博客中，讲述了swap函数。

原本swap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可能性。

一、swap函数

标准库的swap函数如下：

namespace std {
    template<typename T>
    void swap(T &a, T& b)
    {
            T temp(a);
            a = b;
            b = temp;
    }
}

只要类型T支持拷贝（通过拷贝构造函数和拷贝赋值操作符完成），那么这个版本的swap函数就会帮你置换类型为T的对象。

二、Pimpl情境下的swap函数

假设我们有如下的类。

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

class Widget {
public:
    Widget(const Widget& rhs);
    Widget& operator = (const Widget& rhs)
    {
         .....
         *pImpl = *(rhs.pImpl);
     }  
private：
    WidgetImpl* pImpl;
};

一旦要置换两个Widget对象，我们唯一需要做的就是置换其pImpl指针，但是一种的swap函数不知道这一点，它会复制三个Widget和三个WidgetImpl，效率非常低下！

所以我们希望的效果是：只交换pImpl指针！

因此我们可以设计出这个思路：

namespace std {
    template<>          // 表示它是std::swap的一个特化版本
    void swap<Widget>(Widget &a, Widget& b)
    {
         swap(a.pImpl, b.pImpl);
    }
}

上述代码当然通不过编译，因为pImpl是私有成员。或许你说我们可以用friend函数来解决这一问题，可是这不大符合预期！

那我们再包装一下：

class Widget {
public:
    ...
    void swap(Widget& other)
    {
        using std::swap;
        swap(pImpl, other.pImpl);      // 若置换Widgets就置换其pImpl指针
    }
    ....
}

namespace std {
    template<>                         // 表示它是std::swap的一个特化版本
    void swap<Widget>(Widget& a, Widget& b)
    {
         a.swap(b);
    }
}

这样不仅通过编译，还与STL容器具有一致性，因为所有的STL容器也都提供有public swap成员函数和std::swap特化版本。

但需要注意的是：C++只允许对class templates偏特化，在function template上特化是行不通的。如下面代码是编译不过的。

namespace std {
    template<typename T>         
    void swap<Widget<T>>(Widget<T>& a, 
                         Widget<T>& b)
    {
         swap(a.pImpl, b.pImpl);
    }
}

三、function template偏特化

那么，如果我们想在function template上特化，应该怎么做呢？答案是添加一个重载版本！

如下：

namespace std {
    template<typename T>         
    void swap(Widget<T>& a,            // 注意这里没有“<Widget<T>>”
              Widget<T>& b)
    {
         swap(a.pImpl, b.pImpl);
    }
}

同时，为了其他人调用swap时能取得我们提供的较高版本的template特定版本，我们可以声明一个non-member函数！

namespace Widget {
    template<typename T>   
    class Widget{....}
    
    template<typename T>         
    void swap(Widget<T>& a,            // 注意这里没有“<Widget<T>>”
              Widget<T>& b)
    {
         swap(a.pImpl, b.pImpl);
    }
}

◆总结

1.当std::swap对你的类型效率不高时，提供一个swap成员函数，并确定这个函数不抛出异常。

2.如果你提供一个member swap，也该提供一个non-member swap用来调用前者。对于classes，也请特化std::swap。

3.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”。

4.为“用户定义类型”进行std template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