Effective C++——》条款25：考虑写一个不抛出异常的swap函数

我也不知道为什么作者给这个条款起这样的名字，因为这样看上去重点是在“不抛出异常”，但事实上作者只是在全文最后一段说了一下不抛异常的原因，大部分段落是在介绍怎样写一个节省资源的swap函数。

你可以试一下，只要包含了头文件iostream，就可以使用swap函数，比如：

1 #include <iostream>2 3 int main()4 {5     int a = 3;6     int b = 4;7     std::swap(a, b);8 }

结果就是a为4，b为3了，也就是说，在std的命名空间内，已经有现成的swap的函数了，这个swap函数很简单，它看起来像这样：

1 template<class T>2 void swap(T& a, T& b)3 {4     T c = a;5     a = b;6     b = c;7 }

这是最常见形式的两数交换了（特别地，当T是整数的时候，还可以使用异或的操作，这不是本条款讨论的重点，所以略过了，但面试题里面很喜欢问这个）。

假设存在一个类Element，类中的元素比较占空间：

1 class Element2 {3 private:4     int a;5     int b;6     vector<double> c;7 };

Sample类中的私有成员是Element的指针，有原生指针，大多数情况下都需要自定义析构函数、拷贝构造函数和赋值运算符，像下面一样。

1 class Sample2 {3 private:4     Element* p;5 public:6     ~Sample();7     Sample(const Sample&);8     Sample& operator= (const Sample&);9 };

在实现operator=的时候，有一个很好的实现方法，参见条款十一。大概像这样：

1 Sample& operator= (const Sample& s)2 {3     if(this != &s)4     {5         Sample temp(s);6         swap(*this, temp);7     }8     return *this;9 }

当判断不是自我赋值后，是通过调用拷贝构造函数来创建一个临时的对象（这里可能会有异常，比如不能分配空间等等），如果这个对象因异常没有创建成功，那么下面的swap就不执行，这样不会破坏this的原始值，如果这个对象创建成功了，那么swap一下之后，把临时对象的值换成*this的值，达到了赋值的效果。

上面的解释是条款九的内容，如果不记得了，可以回头翻翻看，本条款的重点在这个swap函数上。这里调用的是默认的std里面的swap函数，它会创建一个临时的Sample对象（拷贝构造函数），然后调用两次赋值运算，这就会调回来了，即在swap函数里面调用operator=，而之前又是在operator=中调用swap函数，这可不行，会造成无穷递归，堆栈会溢出。

因此，我们要写一份自己的swap函数，这个函数是将Sample里面的成员进行交换。

问题又来了，Sample里面存放的是指向Element的指针，那是交换指针好呢，还是逐一交换指针所指向的对象里面的内容好呢？Element里面的东西挺多的，所以显然还是直接交换指针比较好（本质是交换了Element对象存放的地址）。

因此，可以定义一个swap的成员函数。像这样：

 1 void swap(Sample& s) 2 { 3     std::swap(p, s.p); 4 } 5 Sample& operator= (const Sample& s) 6 { 7     if(this != &s) 8     { 9         Sample temp(s);10         this->swap(s);11     }12     return *this;13 }

但这样看上去有点别扭，我们习惯的是像swap(a, b)这种形式的swap，如果交给其他程序员使用，他们也希望在类外能够像swap(SampleObj1, SampleObj2)那样使用，而不是SampleObj1.swap(SampleObj2)。为此我们可以在std空间里面定义一个全特化的版本（std namespace是不能随便添加东西的，只允许添加类似于swap这样的全特化版本），像这样：

1 namespace std2 {3 template<>4 void swap<Sample>(Sample &s1, Sample &s2)5 {6     s1.swap(s2); // 在这里调用类的成员函数7 }8 }

重写operator=，像下面这样：

1 Sample& operator= (const Sample& s)2 {3     if(this != &s)4     {5         Sample temp(s);6         swap(*this, s); // 顺眼多了，会先去调用特化版本的swap7     }8     return *this;9 }

这样，就可以在使用namespace std的地方用swap()函数交换两个Sample对象了。

下面书上的内容就变难了，因为假设Sample现在是一个模板类，Element也是模板类，即：

1 template <class T>2 class Element3 {…};4 5 template <class T>6 class Sample7 {…};

那应该怎么做呢？

在模板下特化std的swap是不合法的（这叫做偏特化，编译器不允许在std里面偏特化），只能将之定义在自定义的空间中，比如：

 1 namespace mysample 2 { 3     template <class T> 4 class Element 5 {…}; 6  7 template <class T> 8 class Sample 9 {…};10 11 template <class T>12 void swap(Sample<T> &s1, Sample<T> &s2)13 {14     s1.swap(s2);15 }16 }

总结一下，当是普通类时，可以将swap的特化版本放在std的namespace中，swap指定函数时会优先调用这个特化版本；当是模板类时，只能将swap的偏特化版本放在自定义的namespace中。好了，问题来了，这时候用swap(SampleObj1, SampleObj2)时，调用的是std版本的swap，还是自定义namespace的swap？

事实上，编译器还是会优先考虑用户定义的特化版本，只有当这个版本不符合调用类型时，才会去调用std的swap。但注意此时：

1 Sample& operator= (const Sample& s)2 {3     if(this != &s)4     {5         Sample temp(s);6         swap(*this, s); // 前面的swap不要加std::7     }8     return *this;9 }

里面的swap不要用std::swap，因为这样做，编译器就会认为你故意不去调用位于samplespace里面的偏特化版本了，而去强制调用std命名空间里的。

为了防止出这个错，书上还是建议当Sample是普通类时，在std命名空间里定义一个全特化版本。

这个条款有些难度，我们总结一下：

1. 在类中提供了一个public swap成员函数，这个函数直接交换指针本身（因为指针本身是int类型的，所以会调用std的普通swap函数），像下面这样：

1 void Sample::swap(Sample &s)2 {3     swap(p, s.p); // 也可以写成std::swap(this->p, s.p);4 }

2. 在与Sample在同一个namespace的空间里提供一个non-member swap，并令他调用成员函数里的swap，像下面这样：

1 template <>2 void swap<Sample>(Sample& s1, Sample& s2){s1.swap(s2);} // 如果Sample是普通类，则定义swap位于mysample空间中，同时多定义一个位于std空间中（这个多定义不是必须的，只是防御式编程）

或者

1 template <class T>2 void swap(Sample<T>& s1, Sample<T>& s2){s1.swap(s2);} // 如果Sample是模板类时，只能定义在mysample空间中

 

好了，最后一段终于说到了不抛异常的问题，书上提到的是不要在成员函数的那个swap里抛出异常，因为成员函数的swap往往都是简单私有成员（包括指针）的置换，比如交换两个int值之类，都是交换基本类型的，不需要抛出异常，把抛出异常的任务交给non-member的swap吧。

 

最后总结一下：

1. 当std::swap对你的类型效率不高时，提供一个swap成员函数，这个成员函数不抛出异常，只对内置类型进行操作

2. 如果提供一个member swap，也该提供一个non-member swap来调用前者，对于普通类，也请特化std::swap

3. 调用swap时，区分是调用自身命名空间的swap还是std的swap，不能乱加std::符号

4. 为“用户自定义类型”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。