STL容器swap操作介紹

今天通過這篇部落格，以兩個非常規視角介紹stl容器swap操作。swap操作非常容易理解，因為字面意思不多不少的表達了函式所做的事，也即「交換」，關於swap做了什麼唯一值得關注的就是交換的是指標而非內容。那麼交換之後容器的狀態呢，是否可以通過交換達到其他什麼目的呢。

常見的連續記憶體容器，例如vector，string，儲存元素的數量和容量是兩個不同的概念，而且大多數時候容量都大於數量。這是改善效率的一種做法，避免頻繁分配釋放記憶體。

使用者可以通過clear()清空容器，但clear()不會釋放容量。使用者可以通過shrink_to_fit()釋放容量至盡可能小，具體有多小呢，不同的實現有不同的結果。

重點來了！使用者還可以通過神奇的swap操作達到相同的目的，而且更通用更可靠，不會因為不同的stl底層實現得到不同的結果。網傳一種神奇的vector().swap(test_vec)操作可以釋放test_vec占用的記憶體，雖然釋放記憶體並不靠譜兒（之前有一片部落格「如何主動釋放c++程式中stl容器不願自動釋放的記憶體」介紹過一種更靠譜兒的方式）但是確實可以清空test_vec，可以清空元素，清空容量。swap也能達到shrink_to_fit()的目的。如果不希望清空，僅僅希望讓容量盡可能小，也是有辦法的，下文程式中有介紹。

swap之後兩個容器的內容發生了交換，而且！兩個容器的迭代器、指標、引用也會發生交換，a.swap(b)之後，a的迭代器依然有效，但是代表的元素位於b中。


#ifndef _common_h_
#define _common_h_
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using
namespace std;
#endif

//swap_op.cpp
#include
"common.h"
intmain
(void
)printf
("test_vec_shrink.size(): %lu\n"
, test_vec_shrink.
size()
);printf
("test_vec_shrink.capacity(): %lu\n"
, test_vec_shrink.
capacity()
);printf
("test_vec_swap.size(): %lu\n"
, test_vec_swap.
size()
);printf
("test_vec_swap.capacity(): %lu\n"
, test_vec_swap.
capacity()
);test_vec_shrink.
shrink_to_fit()
;printf
("after shrink_to_fit:\ntest_vec_shrink.size(): %lu\n"
, test_vec_shrink.
size()
);printf
("test_vec_shrink.capacity(): %lu\n"
, test_vec_shrink.
capacity()
);vector<
int>
(test_vec_swap)
.swap
(test_vec_swap)
;printf
("after swap: \ntest_vec_swap.size(): %lu\n"
, test_vec_swap.
size()
);printf
("test_vec_swap.capacity(): %lu\n"
, test_vec_swap.
capacity()
);vector<
int> int_vec0
;    vector<
int> int_vec1
;    vector<
int>
::iterator it_int_vec0 = int_vec0.
begin()
;    vector<
int>
::iterator it_int_vec1 = int_vec1.
begin()
;    it_int_vec0 = it_int_vec0 +2;
it_int_vec1 = it_int_vec1 +2;
printf
("before swap, interator status:\nit_int_vec0: %d\nit_int_vec1: %d\n"
,*it_int_vec0,
*it_int_vec1)
;    int_vec0.
swap
(int_vec1)
;printf
("after swap, interator status1:\nit_int_vec0: %d\nit_int_vec1: %d\n"
,*it_int_vec0,
*it_int_vec1)
;    int_vec0[2]
=999
;printf
("after swap, interator status2:\nit_int_vec0: %d\nit_int_vec1: %d\n"
,*it_int_vec0,
*it_int_vec1)
;return0;
}

編譯和執行結果

g++
-o swap_op swap_op.cpp -o0 -g -wall -std=c++11.
/swap_op 
test_vec_shrink.
size()
:10test_vec_shrink.
capacity()
:16test_vec_swap.
size()
:10test_vec_swap.
capacity()
:16after shrink_to_fit:
test_vec_shrink.
size()
:10test_vec_shrink.
capacity()
:10after swap: 
test_vec_swap.
size()
:10test_vec_swap.
capacity()
:10before swap, interator status:
it_int_vec0:
2it_int_vec1:
7after swap, interator status1:
it_int_vec0:
2it_int_vec1:
7after swap, interator status2:
it_int_vec0:
2it_int_vec1:
999

測試程式中vector(test_vec_swap).swap(test_vec_swap);可以理解為做了這幾件事：通過vector拷貝建構函式建立乙個test_vec_swap複本，但是僅僅複製元素，不會複製多餘的容量，之後用這個複本和原來的test_vec_swap所swap操作，操作的結果就是僅僅留下元素，不會有多餘的容量。

如果將vector(test_vec_swap).swap(test_vec_swap);替換成vector().swap(test_vec_swap);，就會新建乙個空vecotr，然後和目標做swap操作，結果就是只剩乙個空vector，沒有元素，沒有容量。

如果兩個容器做swap之後，例如測試程式中int_vec0和int_vec1，swap之前它們的迭代器it_int_vec0和it_int_vec1，swap之後依然有效，但是代表的元素交換了位置，例如int_vec0[2] = 999;之後，it_int_vec1的值變成了999，這個特性其實有些危險，不熟悉的程式設計師容易不小心改錯值。

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