[原創文章歡迎轉載，但請保留作者信息]
Justin 于 2009-12-28
筆記寫到一半，有一些同學說還是不要放在首頁了他們想讀自己會去找的。想想也有道理，假借大師的名義污染大眾的視線確實還是有點不厚道。
所以后面的筆記會放回新手區。噢～再見了首頁～
言歸正傳，記錄大師的第25堂課。
不知道std::swap函數是不是有那么重要(原文說它是異常安全性編程 exception-safe programming的脊柱……)，Scott專門用一個Item來說明實現它需要考慮的各種因素。讀下來我倒是覺得文中提到的方法或技巧可以用到更多的地方，swap只不過是個典型罷了。
首先大師先是給出最經典當然也是最簡單的swap函數實現：用了一個中間臨時對象，然后兩兩交換。這也是std::swap的缺省實現，如果這樣的swap已經可以滿足需要，那么就不需要再費心考慮，直接用就是了。我們就提前下課。
如果還在讀，說明可能意識到：缺省的方法很簡單，而在一些情況下卻也很耗資源：比如需要交換的是一個很復雜龐大的對象時，創建/拷貝大量數據會使得這種swap的效率顯得非常低下。
于是，大師給出更加適應的實現思路：
-
在類/模板類(class/class template)中定義一個公有的swap成員函數，這個函數負責實現真正的交換操作。同時，這個函數不能拋出異常。
用成員是因為交換操作中可能會需要訪問/交換類的私有成員；用公有(public)來限制是為了給下面的輔助函數(wrapper function)提供接口。
至于不能拋出異常，有兩個原因：
- 一是Item29中所提到的異常安全性(exception-safety)需要不拋出異常的swap來提供保障(更多細節就到拜讀29條的時候再記錄吧。)
- 二是一般而言高效的swap函數幾乎都是對內置類型的交換，而對內置類型的操作是不會拋出異常的。
-
如果需要使用swap的是一個類(而不是模板類)，就需要為這個類全特化std::swap，然后在這個特化版本中調用第一步中實現的swap函數。
class
?AClass{
public
:
???
void
?swap(AClass
&
?theOtherA)
???{
??????
using
?std::swap;?
//
這一句會在稍后的第3點提到
??????
//
?通過調用swap來完成該類的特有交換動作
???}
//
..
}
namespace
?std{
???
//
在std名字域內定義一個全特化的swap
???template
<>
?
//
這樣的定義說明是全特化
???
void
?swap
<
AClass
>
?(?AClass
&
?a,?AClass
&
?b)
???{
??????a.swap(b);
???}
}
如此一來，用戶可以直接應用同樣的swap函數進行交換操作，而當交換對象是需要特殊對待的AClass對象時，也可以無差別的使用并得到預期的交換結果。
-
“2.”中說的是當交換“類”時可以采取的辦法，而如果我們需要交換的是模板類，那么就不能用全特化std::swap的方法了。然而用偏特化的std::swap也行不通，因為：
-
C++中不允許對函數進行偏特化(只能對類偏特化)，也
就是說不能寫出下面的程序：
namespace?std{???
???//?illegal?code?as?C++?doesn't?allow?partial?specialization?for?function?templates
???template<typename?T>
???void?swap<?AClassTemplate<T>?>(AClassTemplate<T>&?a,?AClassTemplate<T>&?b)
???{
??????a.swap(b);
???}
}
-
std名字空間中的內容都是C++標準委員會的老大們定義的，為了保證std內部代碼的正常運作(同時為了向老大表示尊敬……)，委員會以外的小輩們是不允許往里頭添加任何新的模板、類、方程或是其他的什么東東的，重載也不可以。因此，雖然可以像2.那樣寫出全特化的模板函數，但是企圖在std的名字空間添加以下重載的swap(這種重載變相實現了函數的偏特化)是不被C++委員會同意的(雖然你可以通過編譯，但是會埋下隱患)：
namespace?std{
???template?<typename?T>
???void?swap?(AClass<T>&?a,?AClass<T>&?b)
???{?a.swap(b);}
}
給自己的一個小提醒：因為函數名swap后沒有<>，所以不是偏特化，而是對
namespace?std{
???template<class?_Ty>?inline
???void?swap(_Ty&?_X,?_Ty&?_Y)
???{/*..*/}
}
的重載而已。
基于上面兩個原因，一個變通的方法是在該模板類所在的名字空間中編寫一個非成員的函數模板來調用這個公有的接口：
namespace?AClassSpace{
???template?<typename?T>
???void?swap?(AClass<T>&?a,?AClass<T>&?b)
???{?a.swap(b);}
}
在限定的名字空間中實現函數，是為了避免“污染”全局的名字空間。而且，不同的名字空間都可以使用一樣的函數名字而不會有沖突。
基于前面第23課所學，使用非成員函數也是應該的了。
至于為什么要函數模板，那就匪常D簡單：因為要交換的是模板@#￥%
本課超時，理解上也許還有偏差。不過，Scott老師額外講了pimpl手法作為友情贈送：
pimpl也即pointer to implementation，第31課會繼續講解。不過說來也簡單：當需要交換兩個復雜且臃腫的對象時，可以先用兩個指針分別指向著兩個對象，之后對這些對象的操作，包括交換，就只需要通過這兩個指針來進行(交換兩個指針的值便實現了對象的交換)。
參考文章:
Why Not Specialize Function Templates?
Template Specialization and Partial Template Specialization