公共朋友交换成员函数

有几种编写swap的方法，有些比其他的更好。不过，随着时间的推移，人们发现单一的定义效果最好。让我们考虑一下如何编写swap函数。

我们首先看到std::vector<>这样的容器有一个单参数成员函数swap，例如:

struct vector
{
    void swap(vector&) { /* swap members */ }
};

当然，我们的班级也应该如此，对吧?其实不是。标准库中有各种不必要的东西，成员交换就是其中之一。为什么?让我们继续。

我们应该做的是确定什么是规范的，以及我们的类需要做什么来处理它。交换的规范方法是std::swap。这就是为什么成员函数没有用处:一般来说，它们不是我们交换东西的方式，并且对std::swap的行为没有任何影响。

那么，为了使std::swap工作，我们应该提供(std::vector<>应该已经提供)std::swap的专门化，对吗?

namespace std
{
    template <> // important! specialization in std is OK, overloading is UB
    void swap(myclass&, myclass&)
    {
        // swap
    }
}

在这种情况下，这当然是可行的，但它有一个明显的问题:函数特殊化不能是局部的。也就是说，我们不能用这个来专门化模板类，只能用特定的实例化:

namespace std
{
    template <typename T>
    void swap<T>(myclass<T>&, myclass<T>&) // error! no partial specialization
    {
        // swap
    }
}

这种方法有时有效，但并非总是有效。一定有更好的办法。

有!我们可以使用好友函数，通过ADL找到它:

namespace xyz
{
    struct myclass
    {
        friend void swap(myclass&, myclass&);
    };
}

当我们想要交换一些东西时，我们关联†std::swap，然后进行一个非限定调用:

using std::swap; // allow use of std::swap...
swap(x, y); // ...but select overloads, first

// that is, if swap(x, y) finds a better match, via ADL, it
// will use that instead; otherwise it falls back to std::swap

什么是好友功能?在这个领域存在着困惑。

在c++标准化之前，友元函数做了一些叫做“友元名称注入”的事情，代码表现得就好像函数是在周围的命名空间中编写的一样。例如，这些都是等效的前置标准:

struct foo
{
    friend void bar()
    {
        // baz
    }
};

// turned into, pre-standard:    

struct foo
{
    friend void bar();
};

void bar()
{
    // baz
}

然而，当ADL被发明时，这被删除了。好友功能只能通过ADL找到;如果您希望它是一个自由函数，则需要将其声明为自由函数(例如，请参阅下面的示例)。但瞧!有个问题。

如果你只是使用std::swap(x, y)，你的重载将永远不会被发现，因为你已经明确地说了“在std中查找，而没有其他地方”!这就是为什么有些人建议写两个函数:一个是通过ADL找到的函数，另一个是处理明确的std:: qualitions。

但正如我们所看到的，这并不是在所有情况下都有效，我们最终会得到一个丑陋的烂摊子。相反，习惯交换走了另一条路:不是让类的工作是提供std::swap，而是让交换者的工作是确保他们不使用合格的交换，就像上面那样。只要人们知道它，这种方法就会很有效。但问题就在这里:需要使用一个不合格的调用是不直观的!

为了简化这一点，一些库(如Boost)提供了Boost::swap函数，该函数只对swap进行非限定调用，并将std::swap作为关联的名称空间。这有助于使事情再次简洁，但它仍然是一个遗憾。

注意，c++ 11中std::swap的行为并没有改变，我和其他人错误地认为情况会是这样。如果你被这个咬了，请阅读这里。

简而言之:成员函数只是噪音，专门化是丑陋和不完整的，但朋友函数是完整的和工作的。交换时，要么使用boost::swap，要么使用与std::swap相关的非限定交换。

†非正式地说，如果一个名称将在函数调用期间被考虑，则该名称是关联的。详情请参见§3.4.2。在这种情况下，std::swap通常不被考虑;但是我们可以关联它(将它添加到非限定交换所考虑的重载集)，从而允许找到它。

2011-04-17 19:24:24

这段代码相当于(在几乎所有方面):

class dumb_array
{
public:
    // ...
    friend void swap(dumb_array& first, dumb_array& second);
    // ...
};

inline void swap(dumb_array& first, dumb_array& second) // nothrow
{
    using std::swap; 
    swap(first.mSize, second.mSize); 
    swap(first.mArray, second.mArray);
}

在类中定义的友元函数是:

放置在封闭的名称空间中自动内联无需进一步限定就可以引用类的静态成员

确切的规则在[class.friend]部分(我引用c++ 0x草案的第6段和第7段):

函数可以在类的友元声明中定义，当且仅当类是非局部类(9.8)，函数名是限定的，并且函数具有命名空间作用域。这样的函数是隐式内联的。类中定义的友元函数在定义它的类的(词法)作用域中。在类外部定义的友元函数则不是。

2011-04-17 18:41:20