swap是个有趣的函数。原本它只是STL的一部分，而后成为异常安全性编程（exception-safe programming，见条款29）的脊柱，以及用来处理自我赋值可能性（见条款11）的一个常见机制。由于swap如此有用，适当的实现很重要。然而在非凡的重要性之外它也带来了非凡的复杂度。本条款探讨这些复杂度及因应之道。

所谓swap（置换）两对象值，意思是将两对象的值彼此赋予对方。缺省情况下swap动作可由标准库提供的swap算法完成。其典型实现完全如你所预期：

namespace std
{template<typename T> void swap(T &a, T &b)    // std::swap的典型实现，置换a和b的值{T temp(a);a = b;b = temp;}
}

只要类型T支持copying（通过copy构造函数和copy assignment操作符完成），缺省的swap实现代码就会帮你置换类型为T的对象，你不需要为此另外再做任何工作。

这缺省的swap实现版本十分平淡，无法刺激你的肾上腺。它涉及三个对象的复制：a复制到temp，b复制到a，以及temp复制到b。但是对某些类型而言，这些复制动作无一必要：对它们而言swap缺省行为等于是把高速铁路铺设在慢速小巷弄内。

其中最主要的就是“以指针指向一个对象，内含真正数据”那种类型。这种设计的常见表现形式是所谓“pimpl手法”（pimpl是pointer to implementation的缩写，见条款31）。如果以这种手法设计Widget class，看起来会像这样：

class WidgetImpl    // 针对Widget数据而设计的class
{
public:// ...    细节不重要private:int a, b, c;    // 可能有许多数据std::vector<double> v;    // 意味复制时间很长// ...
};class Widget    // 这个class使用pimpl手法
{
public:Widget(const Widget &rhs);Widget &operator=(const Widget &rhs)    // 复制Widget时，令它复制其WidgetImpl对象{// ...    关于operator=的一般性实现细节，见条款10、11、12*pImpl = *(rhs.pImpl);// ...}// ...private:WidgetImpl *pImpl;    // 指针，所指对象内含Widget数据
};

一旦要置换两个Widget对象值，我们唯一需要做的就是置换其pImpl指针，但缺省的swap算法不知道这一点。它不只复制三个Widget，还复制三个WidgetImpl对象。非常缺乏效率！一点也不令人兴奋。

我们希望能够告诉std::swap：当Widget被置换时真正该做的是置换其内部的pImpl指针。确切实践这个思路的一个做法是：将std::swap针对Widget特化。下面是基本构想，但目前这个形式无法通过编译：

namespace std
{// 这是std::swap针对“T是Widget”的特化版本，目前还不能通过编译template<> void swap<Widget>(Widget &a, Widget &b){swap(a.pImpl, b.pImpl);    // 置换Widget时只要置换它们的pImpl指针就好}
}

这个函数一开始的template<>表示它是std::swap的一个全特化（total template specialization）版本，函数名称之后的<Widget>表示这一特化版本系针对“T是Widget”而设计。换句话说当一般性的swap template施行于Widget身上便会启用这个版本。通常我们不能够（不被允许）改变std命名空间内的任何东西，但可以（被允许）为标准templates（如swap）制造特化版本，使它专属于我们自己的class（例如Widget）。以上作为正是如此。

但是一如稍早作者所说，这个函数无法通过编译。因为它企图访问a和b内的pImpl指针，而那却是private。我们可以将这个特化版本声明为friend，但和以往的规矩不太一样：我们令Widget声明一个名为swap的public成员函数做真正的置换工作，然后将std::swap特化，令它调用该成员函数：

class Widget    // 与前同，唯一差别是增加swap函数
{
public:// ...void swap(Widget &other){using std::swap;    // 这个声明之所以必要，稍后解释swap(pImpl, other.pImpl);    // 若要置换Widget就置换其pImpl指针}// ...
};namespace std
{template<> void swap<Widget>(Widget &a, Widget &b)    // 修订后的std::swap特化版本{a.swap(b);    // 若要置换Widget，调用其swap成员函数}
}

这种做法不止能够通过编译，还与STL容器有一致性，因为所有STL容器也都提供有public swap成员函数和std::swap特化版本（用以调用前者）。

然而假设Widget和WidgetImpl都是class template而非class，也许我们可以试试将WidgetImpl内的数据类型加以参数化：

template<typename T> class WidgetImpl { /* ... */ };template<typename T> class Widget { /* ... */ };

在Widget内（以及WidgetImpl内，如果需要的话）放个swap成员函数就像以往一样简单，但我们却在特化std::swap时遇上乱流。我们想写成这样：

namespace std
{template<typename T> void swap<Widget<T>>(Widget<T> &a, Widget<T> &b)    // 错误！不合法！{a.swap(b);}
}

看起来合情合理，却不合法。是这样的，我们企图偏特化（partially specialize）一个function template（std::swap），但C++只允许对class template偏特化，在function template身上偏特化是行不通的。这段代码不该通过编译（虽然有些编译器错误地接受了它）。

当你打算偏特化一个function template时，惯常做法是简单地为它添加一个重载版本，像这样：

namespace std
{// std::swap的一个重载版本（注意swap之后没有<...>），稍后会告诉你，这也不合法）template<typename T> void swap(Widget<T> &a, Widget<T> &b){a.swap(b);}
}

一般而言，重载function template没有问题，但std是个特殊的命名空间，其管理规则也比较特殊。客户可以全特化std内的template，但不可以添加新的template（或class或function或其他任何东西）到std里头。std的内容完全由C++标准委员会决定，标准委员会禁止我们膨胀那些已经声明好的东西。所谓“禁止”可能会使你沮丧，其实跨越红线的程序几乎仍可以编译和执行，但它们的行为没有明确定义。如果你希望你的软件有可预期的行为，请不要添加任何新东西到std里头。

那该如何是好？毕竟我们总是需要一个办法让其他人调用swap时能够取得我们提供的较高效的template特定版本。答案很简单，我们还是声明一个non-member swap让它调用member swap，但不再将那个non-member swap声明为std::swap的特化版本或重载版本。为求简化起见，假设Widget的所有机能都被置于命名空间WidgetStuff内，整个结果看起来便像这样：

namespace WidgetStuff
{// ...    模板化的WidgetImpl等等template<typename T> class Widget { /* ... */ };    // 同前，内含swap成员函数// ...// non-mmeber swap函数；这里并不属于std命名空间template<typename T> void swap(Widget<T> &a, Widget<T> &b){a.swap(b);}
}

现在，任何地点的任何代码如果打算置换两个Widget对象，因而调用swap，C++的名称查找法则（name lookup rules，更具体地说是所谓argument-dependent lookup或Koenig lookup法则）会找到WidgetStuff内的Widget专属版本。那正是我们所要的。

上面所说的Koenig lookup法则具体如下，当遇到在对象上的方法调用时：
1.首先在对象本身的类中查找该方法。

2.如果在该类中找不到该方法，则会搜索与该类及其基类所在的命名空间。

这个做法对class和class template都行得通，所以似乎我们应该在任何时候都使用它。不幸的是有一个理由使你应该为class特化std::swap（很快会描述它），所以如果你想让你的“class专属版”swap在尽可能多的语境下被调用，你需得同时在该class所在命名空间内写一个non-member版本以及一个std::swap特化版本。

顺带一提，如果没有像上面那样额外使用某个命名空间，上述每件事情仍然适用（也就是说你还是需要一个non-member swap来调用member swap）。但，何必在global命名空间内塞满各式各样的class、template、function、enum、enumerant、typedef名称呢？难道你对所谓“得体与适度”失去判断力了吗？

目前为止所写的每一样东西都和swap编写者有关。换位思考，从客户观点看看事情也有必要。假设你正在写一个function template，其内需要置换两个对象值：

template<typename T> void doSomething(T &obj1, T &obj2)
{// ...swap(obj1, obj2);// ...
}

应该调用哪个swap？是std既有的那个一般化版本？还是某个可能存在的特化版本？抑或是一个可能存在的T专属版本而且可能栖身于某个命名空间（但当然不可以是std）内？你希望的应该是调用T专属版本，并在该版本不存在的情况下调用std内的一般化版本。下面是你希望发生的事：

template<typename T> void doSomething(T &obj1, T &obj2)
{using std::swap;    // 令std::swap在此函数内可用// ...swap(obj1, obj2);    // 为T型对象调用最佳swap版本// ...
}

一旦编译器看到对swap的调用它们便查找适当的swap并调用之。C++的名称查找法则确保将找到global作用域或T所在之命名空间内的任何T专属的swap。如果T是Widget并位于命名空间WidgetStuff内，编译器会使用“实参取决之查找规则”（argument-dependent lookup）找出WidgetStuff内的swap。如果没有T专属之swap存在，编译器就使用std内的swap，这得感谢using声明式让std::swap在函数内曝光。然而即便如此编译器还是比较喜欢std::swap的T专属特化版，而非一般化的那个template，所以如果你已针对T将std::swap特化，特化版会被编译器挑中。

因此，令适当的swap被调用是很容易的。需要小心的是，别为这一调用添加额外修饰符，因为那会影响C++挑选适当函数。假设你以这种方式调用swap：

std::swap(obj1, obj2);    // 这是错误的swap调用方式

这便强迫编译器只认std内的swap（包括其任何template特化），因而不再可能调用一个定义于它所处的较适当T专属版本。某些迷途程序员的确以此方式修饰swap调用式，而那正是“你的class对std::swap进行全特化”的重要原因，它使得类型专属之swap实现版本也可被这些“迷途代码”所用（这样的代码出现在某些标准程序库实现版中，如果你有兴趣不妨帮助这些代码尽可能高效运作）。

此刻，我们已经讨论过default swap、member swap、non-member swap、std::swap特化版本、对swap的调用，现在把整个形势做个总结。

首先，如果swap的缺省实现码对你的class或class template提供可接受的效率，你不需要额外做任何事。任何尝试置换（swap）那种对象的人都会取得缺省版本，而那将有良好的运作。

其次，如果swap缺省实现版的效率不足（那几乎总是意味你的class或template使用了某种pimpl手法），试着做以下事情：
1.提供一个public swap成员函数，让它高效地置换你的类型的两个对象值。稍后将解释，这个函数绝不该抛出异常。

2.在你的class或template所在的命名空间内提供一个non-member swap，并令它调用上述swap成员函数。

3.如果你正编写一个class（而非class template），为你的class特化std::swap（std命名空间中允许特化，而不允许重载swap）。并令它调用你的swap成员函数。

最后，如果你调用swap，请确定包含一个using声明式，以便让std::swap在你的函数内曝光可见，然后不加任何namespace修饰符，赤裸裸地调用swap。

唯一还未明确的是作者的劝告：成员版swap绝不可抛出异常。那是因为swap的一个最好的应用是帮助class和class template提供强烈的异常安全性（exception-safety）保障。条款29对此主题提供了所有细节，但此技术基于一个假设：成员版的swap绝不抛出异常。这一约束只施行于成员版！不可施行于非成员版，因为swap缺省版本是以copy构造函数和copy assignment操作符为基础，而一般情况下两者都允许抛出异常。因此当你写下一个自定版本的swap，往往提供的不只是高效置换对象值的办法，而且不抛出异常（因为调用的是成员版的swap）。一般而言这两个swap特性是连在一起的，因为高效率的swap几乎总是基于对内置类型的操作（例如pimpl手法的底层指针），而内置类型上的操作绝不会抛出异常。

请记住：
1.当std::swap对你的类型效率不高时，提供一个swap成员函数，并确定这个函数不抛出异常。

2.如果你提供一个member swap，也该提供一个non-member swap用来调用前者。对于class（而非template，因为template特化std::swap时属于偏特化，而template function不允许偏特化），也请特化std::swap。

3.调用swap时应针对std::swap使用using声明式，然后调用swap并且不带任何“命名空间资格修饰”。

4.为“用户定义类型”进行std template全特化是好的，但千万不要尝试在std内加入某些对std而言全新的东西（如swap的重载）。