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

时间:2023-01-24 15:58:13

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