swap是一個非常有趣的程序。它起初是作為STL的一部分引入C++的，而后就成為了異常安全編程的一個重要的支柱（參見條目29），同時對于可以自賦值的對象而言它還是一個常用的復制處理機制。由于swap如此神通廣大，那么以一個恰當的方式去實現它就顯得十分重要了，但是它舉足輕重的地位也決定了實現它并不是一件手到擒來的事情。在本條目中，我們就會針對swap函數展開探索，逐步掌握如何去駕馭它。

swap函數的功能是交換兩個對象的值。在默認情況下，交換工作是通過標準庫的swap算法完成的。它的標準實現方式就能精確地完成你所期望的工作：

只要你的類型支持復制（通過拷貝構造函數和拷貝復制運算符），那么默認的swap實現就可以讓兩個該類型的對象互相交換，你不需要專門做任何工作來支持這一功能。

然而，你可能對默認的swap實現抱有諸多不滿。它會帶來3次對象復制工作：a復制到temp，b到a，temp到b。對于一些類型來說，這些復制操作并不都是必需的。對于這些類型來說，默認的swap會成為你程序的桎梏。

上述的那種類型大都符合下面的特征：它的主要成分是一個指針，這一指針會指向另一個類型，真實的數據包含在另一個類型中。對這一設計的一種常見的形式是“pimpl慣用法”（pointer to implementation，指向實現的指針，參見條目31）。舉例說明，Widget類可以使用這種設計模式：

為了交換兩個Widget對象的值，我們所要做的僅僅是交換他們的pImpl指針，但是默認的swap算法是不可能知道這一切的，它不僅會復制三個Widget對象，同時也會復制三個Widget對象。這樣做效率太低了。

我們要做的是告訴std::swap當交換Widget時，執行的交換操作應當僅僅針對它們內部的pImpl指針。有一種精確的說法來描述這一方法：將Widget的std::swap特化。下面是基本的思想，盡管以這種方式不能通過編譯：

 

程序開端的“template<>”告訴我們這是std::swap的一個完全特化模板，函數名后面的“<Widget>”告訴我們當前的特化針對T是Widget的情況。換種說法，當一般的swap模板應用于Widget時，應當使用這一具體實現。一般情況下，我們沒有權限去改動std名字空間內部的內容，但是我們有權針對我們自己創建的類型（比如Widget）來完整地特化標準模板（就像swap）。這就是我們所要做的。

然而，就像我說過的，這段代碼是不能通過編譯的。這是因為它嘗試訪問a與b內部的pImpl指針，但是它們是私有的。我們可以將我們的特化函數聲明為友元，但這里的規則有些不同：這里要求我們讓Widget包含一個名為swap的公共成員函數，讓這個swap進行實際的交換工作，然后特化std:swap來調用這一成員函數。

這樣的代碼不僅僅可以通過編譯，而且也與STL容器相協調，它不僅僅提供了公有的swap成員函數，而且還提供了特化的std::swap來調用這些成員函數。

然而，我們不難發現，Widget和WidgetImpl都是類模板，而不是類，似乎我們可以自定義WidgetImpl中保存的數據的類型：

將一個swap成員函數放入Widget中（如果需要，也可以是WidgetImpl）仍然十分簡單，但是我們對std::swap特化時將會遇到問題。下面是我們希望編寫的代碼：

這樣的代碼看上去完美無瑕，但是它是非法的。因為其中嘗試對一個函數模板（std::swap）進行不完全的特化，但是，盡管C++允許對類模板進行不完全特化，而函數模板就不行了。這一代碼不應通過編譯（盡管一些編譯器會錯誤的接受）。

當你期望對一個函數模板進行“不完全特化”時，通常的做法非常簡單，就是添加一個該函數的重載。代碼可能是下面的樣子：

一般情況下，重載函數模板是可以的，但是std是一個很特殊的名字空間，它的規則也是獨特的。對std中的模板進行完全特化是合法的，但是為std添加一個新的模板卻是不合法的（類或函數或其他一切都不可以）。std的內容是由C++標準化委員會一手確定的，我們無法修改他們所規定的任何形式，只能“望碼興嘆”。越軌的代碼似乎可以運行，但它們的行為卻是未定義的。如果你希望你的代碼擁有可預知的行為，你就不應該在std中添加新的內容。

那么應該怎么辦呢？我們仍然需要一種方法來讓其他人通過調用swap來訪問我們更加高效的特化版本。答案很簡單。我們仍然可以通過聲明一個非成員函數swap來調用成員函數swap實現，只要這個非成員函數不是std::swap的特化或者重載版本即可。比如說，如果我們所有與Widget相關的功能都在名字空間WidgetStuff中，那么代碼看上去應該是這樣：

現在，如果任意位置的代碼對兩個Widget對象調用了swap，C++的名字搜尋守則（更具體地說，就是所謂的參數依賴搜尋或Koenig搜尋）將會在WidgetStuff中查找具體到Widget的版本。這恰恰是我們需要的。

由于這種方法針對類或者類模板可以正常運行，所以看上去似乎我們應該在任何情況下都使用它。但是遺憾的是，我們還是要對于類的std::swap進行特化（稍后會交代理由），所以如果你想要在盡可能多的上下文中（你所需要的）調用具體到類的swap版本，你就需要在你的類所在的名字空間編寫一個非成員版本的swap，同時還需要一個std::swap的特化版本。

順便說一下，即使你沒有使用名字空間，上述內容仍然有效（也就是說，你仍需要一個非成員的swap去調用成員函數swap），但是為什么你要把所有的類、模板、函數、枚舉類型、enumerant、typedef的名字統統塞進全局名字空間里呢？如果你對編程規范有一點概念的話，都不會這樣做的。

到目前為止我所介紹的一切內容都是以swap的作者的角度展開的，但是以一個客戶的眼光來審視一下swap也是很有價值的。假設你正在編寫一個函數模板，這里你需要交換兩個對象的值：

這里應該調用哪一個swap呢？ std中存在一個通用版本，這是你所知道的；另外std中可能還有一個針對這一通用版本的特化版本，它可能存在也可能不存在；或者一個模板的版本，它可能存在也可能不存在，它是否在一個名字空間中也不能確定（但可以肯定不在std名字空間中）？此時你所希望的是，如果存在一個模板版本的話，就調用它；如果不存在，就返回調用std中的通用版本。以下是滿足這一要求的代碼：

當編譯器看到對swap的調用時，它們會尋找恰當的swap來進行調用。C++的名字搜尋原則確保了在全局或T類型所在的名字空間中來查找所有的精確到T的swap。（舉例說，如果T是位于WidgetStuff名字空間中的Widget，那么編譯器將會使用參數依賴搜尋方式來查找WidgetStuff中的swap。）如果沒有精確到T的swap存在，那么編譯器將會使用std中的swap，多虧了using聲明可以使std::swap在本函數中可見。然而即使這樣，編譯器也更期望得到一個精確到T的std::swap的特化版本，而不是未確定類型的模板，因此如果std::swap特化為T版本，那么這一特化的版本將會得到使用。

因此，調用正確的swap十分簡單。你所需要關心的事僅僅是不去限制對它的調用，因為如果這樣做會使C++如何決定去調用函數的方式受到影響。舉例說，如果你用下面的方式調用了swap：

你強迫編譯器僅僅去考慮std中的swap（包括所有的模板特化版本），這樣做就排除了得到一個位于其他位置的精確到T版本的swap的可能，即使它是更加合理的。然而，一些進入誤區的程序員還是會以這種方式限制swap的調用，這里你就可以看出，為你的類提供一個std::swap的完全特化版本是多么重要：對于那些使用不恰當的編碼風格寫出的代碼（這樣的代碼也存在于一些標準庫的實現當中，如果你感興趣可以自己編寫一些代碼，來幫助這樣的代碼盡可能的提高效率），精確到類的swap實現仍然有效。

此刻，我們已經介紹了默認的swap、成員swap、非成員swap、std::swap的特化版本，以及對swap的調用，現在讓我們來做一個總結。

首先，如果對你的類或者類模板使用默認的swap實現能夠得到可以接受的效率，你就不需要做任何事情。任何人想要交換你創建的類型的對象時，都會去調用默認的版本，此時可以正常工作。

其次，如果默認的swap實現并不夠高效（大多數情況下意味著你的類或模板正在運用pimpl慣用法），請按下面步驟進行：

1． 提供一個公用的swap成員函數，讓它可以高效的交換你的類型的兩個對象的值。理由將在后面列出，這個函數永遠不要拋出異常。

2． 在你的類或模板的同一個名字空間中提供一個非成員的swap。讓它調用你的swap成員函數。

3． 如果你正在編寫一個類（而不是類模板），要為你的類提供一個std::swap的特化版本。同樣讓它調用你的swap成員函數。

最后，如果你正在調用swap，要確保使用一條using聲明來使std::swap對你的函數可見，然后在調用swap時，不要做出任何名字空間的限制。

文中還有一處欠缺，那就是本文的標題中的敬告：不要讓swap的成員函數版本拋出異常。這是因為swap最重要的用途之一就是幫助類（或類模板）來提供異常安全的保證。條目29中詳細介紹了這一點，但是這一技術做出了“swap的成員函數版本永遠不會拋出異常”這一假設。這一約束僅僅應用于成員函數版本，非成員版本則不受這一限制。這是因為swap的默認版本基于拷貝構造和拷貝賦值，而在一般情況下，這兩種函數都可能拋出異常。因此，當你編寫一個自定義版本的swap時，在典型情況下你不僅要提供一條更高效的交換對象值的方式，同時你也要提供一個不拋出異常的版本。作為一條一般的守則，這兩條swap的特征是相輔相成的，因為高效的swap同時也基于內建數據類型的操作（諸如pimpl慣用法中使用的指針），同時內建數據類型的操作決不會拋出異常。

時刻牢記

l 在對你的類型使用std::swap時可能會造成效率低下時，可以提供一個swap成員函數。確保你的swap不要拋出異常。

l 如果你提供了一個swap的成員函數，那么同時要提供一個非成員函數swap來調用這一成員。對于類而言（而不是模板），還要提供一個std::swap的特化版本來調用swap成員函數。

l 在調用swap時，要為std::swap使用一條using聲明，然后在調用swap時，不要做出名字空間的限制。

l 對用戶自定義類型而言，提供std的完全特化版本不成問題，但是決不要嘗試在std中添加全新的內容。