effective C++ 条款 25：考虑写出一个不抛出异常的swap函数

缺省情况下swap动作可由标准程序库提供的swap算法完成：

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

但是对某些类型而言，这些复制动作无一必要：其中主要的就是“以指针指向一个对象，内含真正数据”那种类型。多为“pimpl手法”（pointer to implementation的缩写）。设计Widget class：

class WidgetImpl
{
public:
    ...
protected:
private:
    int a, b, c;
    std::vector<double> v;
    ...
};
class Widget
{
public:
    Widget(const Widget& rhs);
    Widget& operator=(const Widget& rhs)
    {
        ...
        *pImpl = *(rhs.pImpl);
    }
protected:
private:
    WidgetImpl* pImpl;
};

要置换两个Widget对象值，唯一要做的就是置换pImpl指针，缺省的swap算法不知道这一点。不只复制3个Widget还复制3个WidgetImpl对象。非常缺乏效率！

我们可以将std::swap全特化：

namespace std{

    template<>

    void swap<Widget>(Widget& a, Widget& b)

    {

        swap(a.pImpl, b.pImpl);//不能通过编译，访问private成员变量

    }

}

虽然可以把这个特化版本声明为friend，但这和以往的规矩不太一样，我们可以令Widget声明一个swap的public成员函数做真正的替换工作，然后将std::swap特化，令他调用该成员函数：

class Widget
{
public:
    Widget(const Widget& rhs);
    Widget& operator=(const Widget& rhs)
    {
        ...
        *pImpl = *(rhs.pImpl);
    }
    void swap(Widget& other)
    {
        using std::swap;
        swap(pImpl, other.pImpl);
    }
protected:
private:
    WidgetImpl* pImpl;
};

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

假设Widget和WidgetImpl都是class templates而非classes：

template <typename T>

class WidgetImpl{…};

template <typename T>

class Widget{…};

在特化std::swap时：

namespace std{
    template<typename T>
    void swap<Widget<T>>(Widget<T>& a, Widget<T>& b) //wrong！不合法！
    {
        a.swap(b);
    }
}

我们企图偏特化一个function template，但是c++中只允许对class templates偏特化，在function template身上偏特化是行不通的。这段代码不该通过编译（虽然有些编译器错误地接受了它）。

当打算偏特化一个function template时，惯常的做法是简单的为它添加一个重载版本：

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

一般而言，重载function template没有问题，但std是个特殊的命名空间，管理也就比较特殊。客户可以全特化std内的templates，但不可以添加新的templates（或class或function或任何其他东西）到std里头。其实跨越红线的程序几乎仍可编译执行，但他们行为没有明确定义。所以不要添加任何新东西到std里头。

未提供较高校的template特定版本。我们还是声明一个non-member swap但不再是std::swap的特化版本或重载版本：

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

现在，任何地点的任何代码如果打算置换两个Widget对象，因而调用swap，C++的名称查找法则就是所谓“argument-dependent lookup”会找到WidgetStuff内的专属版本。

template<typename T>
void doSomething(T& obj1, T& obj2)
{
    ...
    swap(obj1, obj2);
    ...
}

上面的应该使用哪个swap？是std既有的那个一般化版本还是某个可能存在的特化版本等？你希望应该是调用T专属版本，并在该版本不存在的情况下调用std内的一般化版本，下面是你希望发生的事：

template<typename T>
void doSomething(T& obj1, T& obj2)
{
    using std::swap;//令std::swap在此函数内可用
    ...
    swap(obj1, obj2);
    ...
}

c++的名称查找法则（name lookup rules）确保将找到global作用域或T所在之命名空间内的任何T专属的swap。如果T是Widget并且位于命名空间WidgetStuff内，编译器会找出WidgetStuff内的swap。如果没有T专属的swap存在，编译器就是用std内的swap，然而即便如此，编译器还是比较喜欢std::swap的T专属特化版本，而非一般化的那个template。

std::swap(obj1,obj2); //这是错误的swap调用方式

这便强迫编译器只认std内的swap（包括其任何template特化），因此不再调用一个定义于他处的较适当T专属版本。那正是“你的classes对std::swap进行全特化的”重要原因：使得类型专属的swap实现版本可以被这些迷途代码所用。

如果swap的缺省实现码对你的classes或class template提供可接受的效率，不需要额外做任何事。

如果swap缺省实现版效率不足（某种pimpl)：

1.提供一个public swap成员函数，这个函数绝不该抛出异常。

2.在class或template所在的命名空间内提供一个non-member swap，并令他调用上述swap成员函数。

3.如果正编写一个class（而非class template），为你的class特化std::swap。并令他调用swap成员函数。

如果调用swap，确保包含一个using声明式，然后不加任何namespace修饰符，赤裸裸调用swap。

成员版swap绝不可抛出异常。

swap的一个最好的应用是帮助classes（class templates）提供强烈的异常安全性保障。（条款29对此提供了所有细节）此技术基于一个假设：成员版的swap绝不抛出异常。当你写一个自定版本的swap，提供的不只是高效置换对象值的办法，而且不抛出异常。一般，这两个swap特性是连在一起的，因为高效的swaps几乎总是基于对内置类型的操作（例如pimpl手法的底层指针），而内置类型上的操作绝不会抛出异常。

posted @ 2012-01-20 23:47 lidan 阅读(1199) 评论(0) 编辑收藏举报

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