C++ Primer：vector、string、list、forward_list、deque、array的swap

比眉伴天荒 2023-05-28 11:22 18阅读 0赞

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# 1. vector的swap（list、forward\_list、deque与之类似） #

#include <iostream>
    #include <vector>
    using namespace std;
    void show(int i, vector<int> &v1, vector<int> &v2, vector<int>::iterator i1, vector<int>::iterator i2, int &r1, int &r2, int *p1, int *p2);
    
    int main()
    {
       vector<int> v1(1, 1);
       vector<int> v2(2, 2);
       // 迭代器
       auto i1 = v1.begin();
       auto i2 = v2.begin();
       //引用
       int &r1 = *v1.begin();
       int &r2 = *v2.begin();
       //指针
       int *p1 = &(*v1.begin());
       int *p2 = &(*v2.begin());
       //输出
       show(0, v1, v2, i1, i2, r1, r2, p1, p2);
       //交换
       swap(v1, v2);
       //输出
       cout << "\n--------------------------------------------------" << endl;
       show(1, v1, v2, i1, i2, r1, r2, p1, p2);
       return 0;
    }
    
    void show(int i, vector<int> &v1, vector<int> &v2, vector<int>::iterator i1, vector<int>::iterator i2, int &r1, int &r2, int *p1, int *p2)
    {
       if (i)
       {
           cout << "vector after:\n"
                << endl;
       }
       else
       {
           cout << "vector before:\n"
                << endl;
       }
    
       cout << "v1:";
       for (auto &a : v1)
       {
           cout << a << "(" << &a << ")\t";
       }
    
       cout << endl;
       cout << "i1->" << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
            << "\tr1->" << r1 << "(" << &r1 << ")"
            << "\tp1->" << *p1 << "(" << &(*p1) << ")" << endl;
    
       cout << "\nv2:";
       for (auto &a : v2)
       {
           cout << a << "(" << &a << ")\t";
       }
       cout << endl;
    
       cout << "i2->" << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
            << "\tr2->" << r2 << "(" << &r2 << ")"
            << "\tp2->" << *p2 << "(" << &(*p2) << ")" << endl;
    }

![vector交换过程图][vector]

![运行结果][format_png_pic_center]

分析：

1.  迭代器i1、引用r1、指针p1始终指向0x2c0f88，其值为1，保持不变；迭代器i2、引用r2、指针p2始终指向0x2c0f98，其值为2，保持不变 。
2.  swap时，v1与v2交换的是其元素的地址。v1首元素地址从0x2c0f88换为0x2c0f98，v2首元素地址从0x2c0f98换为0x2c0f88。

# 2. array的swap #

#include <iostream>
    #include <array>
    using namespace std;
    void show(int i, array<int, 2> &a1, array<int, 2> &a2, array<int, 2>::iterator i1, array<int, 2>::iterator i2, int &r1, int &r2, int *p1, int *p2);
    
    int main()
    {
        array<int, 2> a1{1, 1};
        array<int, 2> a2{2, 2};
        // 迭代器
        auto i1 = a1.begin();
        auto i2 = a2.begin();
        //引用
        int &r1 = *a1.begin();
        int &r2 = *a2.begin();
        //指针
        int *p1 = &(*a1.begin());
        int *p2 = &(*a2.begin());
        //输出
        show(0, a1, a2, i1, i2, r1, r2, p1, p2);
        //交换
        swap(a1, a2);
        //输出
        cout << "\n--------------------------------------------------" << endl;
        show(1, a1, a2, i1, i2, r1, r2, p1, p2);
        return 0;
    }
    
    void show(int i, array<int, 2> &a1, array<int, 2> &a2, array<int, 2>::iterator i1, array<int, 2>::iterator i2, int &r1, int &r2, int *p1, int *p2)
    {
        if (i)
        {
            cout << "array after:\n"
                 << endl;
        }
        else
        {
            cout << "array before:\n"
                 << endl;
        }
    
        cout << "a1:";
        for (auto &a : a1)
        {
            cout << a << "(" << &a << ")\t";
        }
    
        cout << endl;
        cout << "i1->" << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
             << "\tr1->" << r1 << "(" << &r1 << ")"
             << "\tp1->" << *p1 << "(" << &(*p1) << ")" << endl;
    
        cout << "\na2:";
        for (auto &a : a2)
        {
            cout << a << "(" << &a << ")\t";
        }
        cout << endl;
    
        cout << "i2->" << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
             << "\tr2->" << r2 << "(" << &r2 << ")"
             << "\tp2->" << *p2 << "(" << &(*p2) << ")" << endl;
    }

![array交换过程图][array]

![运行结果][format_png_pic_center 1]

分析：

1.  迭代器i1、引用r1、指针p1始终指向0x22feb0，但其值从1换为2；迭代器i2、引用r2、指针p2始终指向0x22fea8，但其值也从1换为2。
2.  swap时，a1与a2交换的是其元素的值。a1和a2首元素地址不变。

# 3. string的swap #

#include <iostream>
    #include <vector>
    using namespace std;
    void show(int i, string &s1, string &s2, string::iterator i1, string::iterator i2, char &r1, char &r2, char *p1, char *p2);
    
    int main()
    {
        string s1 = "a";
        string s2 = "bc";
        // 迭代器
        auto i1 = s1.begin();
        auto i2 = s2.begin();
        //引用
        char &r1 = *s1.begin();
        char &r2 = *s2.begin();
        //指针
        char *p1 = &(*s1.begin());
        char *p2 = &(*s2.begin());
        //输出
        show(0, s1, s2, i1, i2, r1, r2, p1, p2);
        //交换
        swap(s1, s2);
        //输出
        cout << "\n--------------------------------------------------" << endl;
        show(1, s1, s2, i1, i2, r1, r2, p1, p2);
        return 0;
    }
    
    void show(int i, string &s1, string &s2, string::iterator i1, string::iterator i2, char &r1, char &r2, char *p1, char *p2)
    {
        if (i)
        {
            cout << "string after:\n"
                 << endl;
        }
        else
        {
            cout << "string before:\n"
                 << endl;
        }
    
        cout << "s1:";
        for (auto &a : s1)
        {
            cout << a << "(" << &a << ")\t";
        }
    
        cout << endl;
        cout << "i1->" << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
             << "\tr1->" << r1 << "(" << &r1 << ")"
             << "\tp1->" << *p1 << "(" << &(*p1) << ")" << endl;
    
        cout << "\ns2:";
        for (auto &a : s2)
        {
            cout << a << "(" << &a << ")\t";
        }
        cout << endl;
    
        cout << "i2->" << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
             << "\tr2->" << r2 << "(" << &r2 << ")"
             << "\tp2->" << *p2 << "(" << &(*p2) << ")" << endl;
    }

![运行结果][format_png_pic_center 2]

分析：

1.  string执行swap时，类似于vector，即只交换容器的内部数据结构。
2.  因为string过短时，为其分配内存过于浪费，故将其存放在临时内存区域中，其元素地址与其它容器不同。string执行swap时，会将为string重新分配内存，从而造成迭代器、引用和指针失效。

# 4. 总结 #

1.  array执行swap时，真正交换对应的**元素值**；其它容器只交换其容器的内部数据结构（即**元素地址**）。
2.  array执行swap时，要求两个容器的**容器类型、元素类型和元素个数**相同；其它容器只要求**容器类型和元素类型**相同。
3.  string执行swap后，其指向容器元素的原迭代器、引用和指针**失效**；其它容器的原迭代器、引用和指针仍**有效**。

[vector]: /images/20230528/2317c04ebacb46b7a60f356586541080.png
[format_png_pic_center]: /images/20230528/c21c28507e6844d9923c94f13401ccc3.png
[array]: /images/20230528/c87f9c35818947ad93903910456b984b.png
[format_png_pic_center 1]: /images/20230528/10ff7802af4442b4851a17a7e52ec7b5.png
[format_png_pic_center 2]: /images/20230528/a13831be4d5040fe8f619f0b27b14462.png

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