C/C++编程：std::swap

阳光穿透心脏的1/2处 2022-05-16 23:26 168阅读 0赞

> 右值引用和数据移动的应用场景：std::swap  
> **作用： 交换给定值**  
> 
> 
>     #include <algorithm>
>     #include <iostream>
>      
>     int main()
>     {
>        int a = 5, b = 3;
>      
>        // 前
>        std::cout << a << ' ' << b << '\n';
>      
>        std::swap(a,b);
>      
>        // 后
>        std::cout << a << ' ' << b << '\n';
>     }
> 
> 输出：
> 
> ![20210222150726219.png][]

# 由来 #

假设有下面的数据类：

struct TestData{
        TestData(int _size)
            :size(_size)
        {
            data= new int[size];
        }
        ~TestData(){
            if(data != nullptr){
                delete data;
            }
        }
        TestData(const TestData& d)
        {
            size = d.size;
            if(data != nullptr){
                delete data;
            }
            data = new int[size];
            memcpy(data, d.data, size * sizeof(int));
        }
        TestData& operator=(const TestData& d)
        {
            size = d.size;
            if(data != nullptr){
                delete data;
            }
            data = new int[size];
            memcpy(data, d.data, size * sizeof(int));
            return *this;
        }
        
        int size = 0;
        int* data = nullptr;
    };

这时一个简单的数据类，定义了一个拷贝构造函数和一个赋值运算符。它们都实现了深拷贝。

## C++11之前的swap ##

先看swap的实现：

template<classT>voidswap ( T& a, T& b )
    {
      T c(a); a=b; b=c;
    }

下面结合示例下面的代码看看发生了什么。

当swap调用了T C(a)的时候，实际上是调用了拷贝构造函数，当swap代码调用了赋值操作时，实际上是调用了赋值运算符。

由于拷贝构造函数和赋值运算符包含内存拷贝操作，而这样的操作共执行了三次，所以在一个swap中一共存在三次内存拷贝的操作。这种不必要的内存操作很多情况下都会影响C++的执行效率。

## C++11之后的swap ##

引入了右值引用和数据移动的概念之后，代码变成下面的样子：

template<classT>voidswap (T& a, T& b)
    {
      T c(std::move(a)); a=std::move(b); b=std::move(c);
    }

由于std::move将变量类型转换为右值引用，TestData有机会提供下面针对右值引用的构造函数和赋值运算符。

TestData(TestData&& d)
        :size(d.size)
        ,data(d.data)
    {
        d.size = 0;
        d.data = nullptr;
    }
    TestData& operator=(const TestData&& d)
    {
        size = d.size;
        data = d.data;
        return *this;
    }

由于代码中使用内存移管代替了不必要的内存拷贝，因此效率会大大提高。

ps：如果观察C++11的标准库，会发现很多类都增加了右值引用的参数，这实际上就是对数据移动的支持，也就是对高效率的支持。

[20210222150726219.png]: /images/20220517/199373bcbb404968b7e0c7044b1b7a17.png