C++ swap

<think>好的，用户想了解C++中swap函数的用法和示例。首先，我需要回忆C++标准库中的swap函数。标准库中的std::swap是一个模板函数，位于<utility>头文件中，用于交换两个同类型对象的值。这个函数在C++11之后有移动语义的支持，提高了效率。 接下来，用户可能需要知道基本用法，比如如何交换基本数据类型、容器等。比如交换int、double，或者std::vector、std::string。这里可以举几个例子，比如交换两个整数，交换两个vector容器，这些例子能展示swap的高效性，特别是对于容器来说，交换指针而不是元素，时间复杂度是O(1)。 然后，用户可能关心自定义类型的swap。这时候需要说明如何为自定义类重载swap函数，或者提供特化版本。需要注意ADL（参数依赖查找），以及友元函数的使用，确保swap能在正确的作用域被调用。此外，移动语义的优化也很重要，可以避免不必要的拷贝。 还有，用户可能想知道在STL容器中的swap成员函数，比如std::vector::swap，这和std::swap的区别。需要指出成员函数swap可能有更高的效率，因为直接操作内部数据结构，而std::swap通用但可能依赖移动构造函数。 可能用户也会对性能优化感兴趣，比如使用swap来释放内存，比如通过和临时空容器交换来收缩容量。这时候可以举一个vector的例子，说明如何通过swap来减少内存占用。 另外，可能需要提到异常安全性和noexcept修饰符，特别是在C++11之后，移动操作通常标记为noexcept，这样swap在标准容器中更高效，比如std::vector的swap需要保证不抛出异常。 然后，检查是否有相关引用可以链接。根据用户提供的引用，引用[1]提到代理类，可能和swap的实现无关；引用[2]关于模板，std::swap正是模板函数的一个例子；引用[3]可能不相关。所以引用[2]可以用来支持std::swap作为模板的例子。 最后，生成相关问题需要考虑用户可能的后续疑问，比如自定义类型的swap实现，性能对比，异常处理，以及应用场景如内存管理。这样可以覆盖用户潜在的需求。</think>### C++中swap函数的用法与示例 C++标准库中的$swap$函数用于交换两个对象的值，其核心实现基于移动语义或拷贝操作。根据不同的应用场景，$swap$函数在基础数据类型、容器类、自定义类中均有广泛使用。 --- #### 1. 基本用法（标准库模板函数） 通过$<utility>$头文件引入，支持任意类型的交换： ```cpp #include <utility> int a = 10, b = 20; std::swap(a, b); // 交换后 a=20, b=10 std::vector<int> v1{1,2,3}, v2{4,5}; std::swap(v1, v2); // 交换容器内容（时间复杂度O(1)） ``` **说明**：对于STL容器（如$std::vector$），交换操作仅交换内部指针，时间复杂度为$O(1)$[^2]。 --- #### 2. 自定义类型优化 为自定义类实现高效的$swap$函数： ```cpp class MyData { public: MyData(const std::string& s) : data(s) {} friend void swap(MyData& a, MyData& b) noexcept { using std::swap; swap(a.data, b.data); // 利用ADL规则调用最佳swap } private: std::string data; }; // 使用示例 MyData obj1("Hello"), obj2("World"); swap(obj1, obj2); // 调用自定义swap ``` **关键点**： - 通过友元函数实现，支持参数依赖查找（ADL） - 使用$noexcept$优化移动语义 --- #### 3. STL容器的swap成员函数 部分容器（如$std::vector$）提供专用成员函数： ```cpp std::vector<int> vecA{1,2}, vecB{3,4,5}; vecA.swap(vecB); // vecA容量变为3，vecB容量变为2 ``` **优势**：直接操作容器内部存储，避免模板实例化开销。 --- #### 4. 应用场景与技巧 - **内存释放**：通过交换清空容器内存 ```cpp std::vector<int> large_vec(1000000); std::vector<int>().swap(large_vec); // 强制释放内存 ``` - **异常安全**：在拷贝赋值运算符中实现强异常安全保证 ```cpp MyData& operator=(MyData other) { swap(*this, other); return *this; } ``` ---