如何为我的班级提供交换功能？

Question

在 STL 算法中启用交换的正确方法是什么？

1) 会员交换。 std::swap 是否使用 SFINAE 技巧来使用成员 swap。

2) 在同一命名空间中独立的交换。

3) std::swap 的部分特化。

4）以上所有。

谢谢。

编辑：看来我没有清楚地表达我的问题。基本上，我有一个模板类，我需要 STL 算法来使用我为该类编写的（高效）交换方法。

Answer 1

1. 是交换的正确使用。当您编写“库”代码并希望在 swap 上启用 ADL（参数相关查找）时，可以这样编写。另外，这与 SFINAE 无关。

// some algorithm in your code
template<class T>
void foo(T& lhs, T& rhs) {
    using std::swap; // enable 'std::swap' to be found
                    // if no other 'swap' is found through ADL
    // some code ...
    swap(lhs, rhs); // unqualified call, uses ADL and finds a fitting 'swap'
                    // or falls back on 'std::swap'
    // more code ...
}

2. 以下是为您的类提供 swap 函数的正确方法：

namespace Foo {

class Bar{}; // dummy

void swap(Bar& lhs, Bar& rhs) {
    // ...
}

}

如果现在使用 swap，如 1) 所示，您的函数将被找到。另外，如果您绝对需要，您可以将该函数设为友元，或者提供由自由函数调用的成员 swap：

// version 1
class Bar{
public:
    friend void swap(Bar& lhs, Bar& rhs) {
    // ....
    }
};

// version 2
class Bar{
public:
    void swap(Bar& other) {
    // ...
    }
};

void swap(Bar& lhs, Bar& rhs) {
    lhs.swap(rhs);
}

...

3. 您的意思是显式专业化。部分仍然是其他东西，对于函数也是不可能的，只能是结构/类。因此，由于您无法将 std::swap 专门用于模板类，因此您必须在命名空间中提供一个自由函数。如果我可以这么说的话，这并不是一件坏事。现在，显式专门化也是可能的，但通常您不想专门化函数模板：

namespace std
{  // only allowed to extend namespace std with specializations

template<> // specialization
void swap<Bar>(Bar& lhs, Bar& rhs) noexcept {
    // ...
}

}

4. 否，因为 1) 不同于 2) 和 3)。此外，同时拥有 2) 和 3) 将导致始终选择 2)，因为它更适合。

Answer 2

似乎 (2)（在声明用户定义类的同一命名空间中独立的交换）是唯一允许提供交换的方式 code> 对于用户定义的类，因为向命名空间 std 添加声明通常是未定义的行为。 扩展命名空间 std (cppreference.com)：

向命名空间 std 或嵌套在 std 中的任何命名空间添加声明或定义是未定义的行为，下面列出了一些例外情况

，并且 swap 是未表示为这些例外之一。因此，将您自己的 swap 重载添加到 std 命名空间是一种未定义的行为。

还据说标准库使用对 swap 函数的非限定调用，以便为用户类调用用户定义的 swap（如果此类用户定义的 swap）提供了。

可交换 (cppreference.com)：

许多标准库函数（例如，许多算法）期望它们的参数满足 Swappable，这意味着标准库每次执行交换时，它都会使用 using std 的等效项：：交换;交换（t，u）；。

交换 (www.cplusplus.com)：

标准库的许多组件（在 std 内）以非限定方式调用 swap，以允许非基本类型的自定义重载被调用而不是这个通用版本：在与提供它们的类型相同的命名空间中声明的 swap 的自定义重载通过在此通用版本上的依赖于参数的查找来选择.

但请注意，直接对用户定义的类使用 std::swap 函数会调用 std::swap 的通用版本，而不是用户定义的 swap：

my::object a, b;
std::swap(a, b); // calls std::swap, not my::swap

因此建议在用户代码中以与标准库中相同的方式调用swap函数：

my::object a, b;
using std::swap;
swap(a, b); // calls my::swap if it is defined, or std::swap if it is not.

Answer 3

要回答编辑，其中类可能是模板类，您根本不需要专门化。考虑这样一个类：

template <class T>
struct vec3
{
    T x,y,z;
};

您可以定义这样的类：

vec3<float> a;
vec3<double> b;
vec3<int> c;

如果您希望能够创建一个函数来实现所有 3 个交换（不是这个示例类保证它），您就像 Xeo 在 (2) 中所说的那样...无需专门化，只需创建一个常规模板函数：

template <class T>
void swap(vec3<T> &a, vec3<T> &b)
{
    using std::swap;
    swap(a.x,b.x);
    swap(a.y,b.y);
    swap(a.z,b.z);
}

交换模板函数应位于与您要交换的类相同的命名空间中。即使您没有使用 ADL 引用该命名空间，以下方法也将找到并使用该交换：

using std::swap;
swap(a,b);