詳解vectorswap函數

一、簡介

vectorswap函數是C++標準庫中的一種算法，用於將兩個向量（vector）的元素進行交換。該函數的函數原型如下：

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

該函數不是成員函數，而是全局函數，需要傳入待交換的兩個向量作為參數，可以交換任意類型的元素，包括自定義類型。該函數會調用每個元素的拷貝或移動構造函數，可能會導致一定的性能影響。

二、使用方法

使用vectorswap函數進行向量元素交換非常簡單，只需要將待交換的向量作為參數傳入即可：

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

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

    return 0;
}

運行結果如下：

交換前：
vec1: 1 2 3 
vec2: 4 5 6 
交換後：
vec1: 4 5 6 
vec2: 1 2 3 

三、小技巧

1. 不同類型的向量元素交換

使用vectorswap函數可以實現不同類型的向量元素交換。例如，我們可以將一個包含int和string類型元素的向量與一個只包含int類型元素的向量進行交換：

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

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

    return 0;
}

運行結果如下：

交換前：
vec1: 1 2 3 
vec2: a b c 
交換後：
vec1: a b c 
vec2: 1 2 3 

2. 使用移動構造函數提高性能

由於vectorswap函數會調用每個元素的拷貝構造函數或移動構造函數，如果元素類型比較複雜，可能會導致性能影響。為了提高性能，可以使用移動構造函數。例如，我們可以定義一個支持移動構造函數的自定義類型，並將其加入到向量中：

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

class MyClass {
public:
    MyClass() {}
    MyClass(const MyClass& rhs) {
        cout << "拷貝構造函數" << endl;
    }
    MyClass(MyClass&& rhs) noexcept {
        cout << "移動構造函數" << endl;
    }
};

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

    return 0;
}

運行結果如下：

移動構造函數
移動構造函數
移動構造函數
移動構造函數
移動構造函數
移動構造函數

我們可以看到，在使用支持移動構造函數的自定義類型時，vectorswap函數會調用移動構造函數進行元素的交換，而不是拷貝構造函數，從而提高了性能。

3. 使用std::move()

在交換完兩個向量後，我們可以使用std::move()將向量的內容移動到另一個向量中，從而避免了調用拷貝構造函數或移動構造函數：

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

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

    return 0;
}

在交換完向量後，我們使用vector<int>().swap(vec1)和vector<int>().swap(vec2)將vec1和vec2清空，避免了調用拷貝構造函數或移動構造函數。運行結果如下：

交換前：
vec1: 1 2 3 
vec2: 4 5 6 
交換後：
vec1: 
vec2: 

四、總結

vectorswap函數是C++標準庫中非常常用的一個算法，對於向量的元素交換非常便捷。通過使用支持移動構造函數的自定義類型、使用std::move()將向量的內容移動到另一個向量中等小技巧，可以進一步提高函數的性能。使用該函數前需要注意每個元素的拷貝構造函數或移動構造函數可能會對性能造成影響。