std::swap 交换两个对象的值 <utility>

1. 基本介绍

std::swap 是C++标准库中的实用函数，位于 <utility> 头文件中（C++11之前在 <algorithm>），用于交换两个对象的值。

2. 函数原型

template< class T >
void swap( T& a, T& b ) noexcept;

3. 基本用法

#include <iostream>
#include <utility> // 包含swap函数

int main() {
    int a = 10, b = 20;

    std::cout << "交换前: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;
    std::swap(a, b);
    std::cout << "交换后: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;

    return 0;
}

4. 自定义类型交换

可以为自定义类型实现特化的swap函数：

#include <iostream>
#include <utility>

class MyClass {
public:
    int value;
    MyClass(int v) : value(v) {}

    // 自定义swap函数
    friend void swap(MyClass& first, MyClass& second) {
        std::swap(first.value, second.value);
    }
};

int main() {
    MyClass obj1(100), obj2(200);

    std::cout << "交换前: obj1 = " << obj1.value 
              << ", obj2 = " << obj2.value << std::endl;
    swap(obj1, obj2); // 调用自定义swap
    std::cout << "交换后: obj1 = " << obj1.value 
              << ", obj2 = " << obj2.value << std::endl;

    return 0;
}

5. 移动语义优化（C++11及以上）

#include <iostream>
#include <utility>

class Resource {
    int* data;
public:
    Resource(int size) : data(new int[size]) {}
    ~Resource() { delete[] data; }

    // 移动构造函数
    Resource(Resource&& other) noexcept : data(other.data) {
        other.data = nullptr;
    }

    // 移动赋值运算符
    Resource& operator=(Resource&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete[] data;
            data = other.data;
            other.data = nullptr;
        }
        return *this;
    }

    friend void swap(Resource& a, Resource& b) noexcept {
        using std::swap;
        swap(a.data, b.data);
    }
};

6. 数组交换

#include <iostream>
#include <utility>

int main() {
    int arr1[5] = {1,2,3,4,5};
    int arr2[5] = {6,7,8,9,10};

    std::swap(arr1, arr2); // 交换整个数组

    for(int i=0; i<5; ++i) {
        std::cout << arr1[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

7. 性能特点

• 对于基本类型，性能等同于手动交换
• 对于自定义类型，使用移动语义可以避免不必要的拷贝
• 对于标准容器（如std::vector），交换操作是O(1)复杂度

8. 最佳实践

1. 为自定义类型实现swap函数
2. 使用ADL（参数依赖查找）调用swap：

   using std::swap;
   swap(a, b); // 会优先查找自定义swap

3. 在实现赋值运算符时使用swap技巧：

   MyClass& operator=(MyClass other) {
   swap(*this, other);
   return *this;
   }

9. 注意事项

• 确保交换的对象类型相同
• 对于大型对象，使用移动语义优化性能
• 在C++11及以上版本中，swap被标记为noexcept