详解vectorswap函数

一、简介

vectorswap函数是C++标准库中的一种算法，用于将两个向量（vector）的元素进行交换。该函数的函数原型如下：

template 
void vectorswap(vector& x, vector& y);

该函数不是成员函数，而是全局函数，需要传入待交换的两个向量作为参数，可以交换任意类型的元素，包括自定义类型。该函数会调用每个元素的拷贝或移动构造函数，可能会导致一定的性能影响。

二、使用方法

使用vectorswap函数进行向量元素交换非常简单，只需要将待交换的向量作为参数传入即可：

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    vector vec1 = {1, 2, 3};
    vector vec2 = {4, 5, 6};
    cout << "交换前：" << endl;
    cout << "vec1: ";
    for (int i : vec1) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "vec2: ";
    for (int i : vec2) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    swap(vec1, vec2);

    cout << "交换后：" << endl;
    cout << "vec1: ";
    for (int i : vec1) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "vec2: ";
    for (int i : vec2) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

运行结果如下：

交换前：
vec1: 1 2 3 
vec2: 4 5 6 
交换后：
vec1: 4 5 6 
vec2: 1 2 3 

三、小技巧

1. 不同类型的向量元素交换

使用vectorswap函数可以实现不同类型的向量元素交换。例如，我们可以将一个包含int和string类型元素的向量与一个只包含int类型元素的向量进行交换：

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    vector vec1 = {1, 2, 3};
    vector vec2 = {"a", "b", "c"};
    cout << "交换前：" << endl;
    cout << "vec1: ";
    for (int i : vec1) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "vec2: ";
    for (string s : vec2) {
        cout << s << " ";
    }
    cout << endl;

    swap(vec1, vec2);

    cout << "交换后：" << endl;
    cout << "vec1: ";
    for (string s : vec1) {
        cout << s << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "vec2: ";
    for (int i : vec2) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

运行结果如下：

交换前：
vec1: 1 2 3 
vec2: a b c 
交换后：
vec1: a b c 
vec2: 1 2 3 

2. 使用移动构造函数提高性能

由于vectorswap函数会调用每个元素的拷贝构造函数或移动构造函数，如果元素类型比较复杂，可能会导致性能影响。为了提高性能，可以使用移动构造函数。例如，我们可以定义一个支持移动构造函数的自定义类型，并将其加入到向量中：

#include <vector>
#include <iostream>
#include <utility>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    MyClass() {}
    MyClass(const MyClass& rhs) {
        cout << "拷贝构造函数" << endl;
    }
    MyClass(MyClass&& rhs) noexcept {
        cout << "移动构造函数" << endl;
    }
};

int main() {
    vector vec1 = {MyClass(), MyClass(), MyClass()};
    vector vec2 = {MyClass(), MyClass(), MyClass()};
    
    swap(vec1, vec2);

    return 0;
}

运行结果如下：

移动构造函数
移动构造函数
移动构造函数
移动构造函数
移动构造函数
移动构造函数

我们可以看到，在使用支持移动构造函数的自定义类型时，vectorswap函数会调用移动构造函数进行元素的交换，而不是拷贝构造函数，从而提高了性能。

3. 使用std::move()

在交换完两个向量后，我们可以使用std::move()将向量的内容移动到另一个向量中，从而避免了调用拷贝构造函数或移动构造函数：

#include <vector>
#include <iostream>
#include <utility>
using namespace std;

int main() {
    vector vec1 = {1, 2, 3};
    vector vec2 = {4, 5, 6};
    cout << "交换前：" << endl;
    cout << "vec1: ";
    for (int i : vec1) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "vec2: ";
    for (int i : vec2) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    swap(vec1, vec2);
    vector().swap(vec1);
    vector().swap(vec2);

    cout << "交换后：" << endl;
    cout << "vec1: ";
    for (int i : vec1) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "vec2: ";
    for (int i : vec2) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

在交换完向量后，我们使用vector<int>().swap(vec1)和vector<int>().swap(vec2)将vec1和vec2清空，避免了调用拷贝构造函数或移动构造函数。运行结果如下：

交换前：
vec1: 1 2 3 
vec2: 4 5 6 
交换后：
vec1: 
vec2: 

四、总结

vectorswap函数是C++标准库中非常常用的一个算法，对于向量的元素交换非常便捷。通过使用支持移动构造函数的自定义类型、使用std::move()将向量的内容移动到另一个向量中等小技巧，可以进一步提高函数的性能。使用该函数前需要注意每个元素的拷贝构造函数或移动构造函数可能会对性能造成影响。