C++STL中swap函数操作与内存地址改变的简析

写在前面
这篇文章主要讨论了STL中swap函数在交换2个容器的内容的时候是交换内存还是交换元素的问题。由于博主对C++的学习并不好，如果有什么错误恳请大家提出。下面会有一些代码展示一下swap函数在对容器进行交换的时候对内存地址的影响，感兴趣的同学也可以自己写一下代码，会更加直观理解swap函数。

先放结论
swap函数会交换2个数据类型相同的容器内容。本身交换的速度非常快，因为swap在交换的时候并不是完全将2个容器的元素互换，而是交换了2个容器内的内存地址。除了数组，其他容器在交换后本质上是将内存地址进行了交换，而元素本身在内存中的位置是没有变化的。换而言之，如果说有2个房间，名字是a和b，那么swap函数交换的是2个房间的名字，而房间里的物品根本没有任何移动。那么外部指向物品的指针当然也没有任何变化，原来指向物品A的，swap交换后仍然指向物品A。而对于数组，

对vector使用swap函数
#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<map>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main() {
   int a[3] = { 1,2,3 };
   int b[3] = { 4,5,6 };
   vector<int> v1(a, a + 3);
   vector<int> v2(b, b + 3);
   cout << "v1中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &v1[i] << " ";
   }
   cout << endl << "v2中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &v2[i] << " ";
   }
   int *temp = &v1[2];
   cout << endl << "temp指针指向的数据值：" << endl << *temp;
   cout << endl << endl;
   swap(v1, v2);
   cout << "v1中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &v1[i] << " ";
   }
   cout << endl << "v2中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &v2[i] << " ";
   }
   cout << endl << "temp指针指向的数据值：" << endl << *temp;
   cout << endl;

   system("pause");
   return 0;
}
下面是在博主计算机上的运行结果：

可以看出，v1与v2的各个元素的地址进行了交换，换而言之就是v1与v2的“名字”进行了交换，而里面的元素该在什么地址仍然在什么地址。

对数组使用swap函数
#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<map>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main() {
   int a[3] = { 1,2,3 };
   int b[3] = { 4,5,6 };
   cout << "a数组中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << a + i << " ";
   }
   cout << endl << "b数组中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << b + i << " ";
   }
   int *temp = a + 2;
   cout << endl << "temp指针指向的数据值：" << endl << *temp;
   cout << endl << endl;
   swap(a, b);
   cout << "a数组中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << a + i << " ";
   }
   cout << endl << "b数组中各个元素的地址：" << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << b + i << " ";
   }
   cout << endl << "temp指针指向的数据值：" << endl << *temp;
   cout << endl;

   system("pause");
   return 0;
}
下面仍然是在博主计算机上运行的结果：

可以看到，对数组进行swap交换后，地址是不变的，也就是说，对于数组，swap函数老老实实将所有的元素进行了交换。房间名不变，将里面的物品交换了位置。对于temp指针而言，temp指向的地址永远是不变的，但是由于交换了元素，所以temp指向的内存地址的数据发生了变化。可以理解为a房间是海尔饮水机，b房间是三星饮水机，temp指向的永远是a房间的饮水机，那么swap交换后，a房间的饮水机变成了三星的，那么temp指向的当然也变成三星饮水机了。

string
以下内容是之前不知道在哪里看的，因为博主不是搞C++的，当时参考的其他内容，并没有过于深究准确性，因为解决了个人问题，所以认为是正确的了。但是不够严谨，推荐大家专门看一下string的源码或者咨询其他搞C++的大佬。欢迎大家看下面的内容，有错误的地方可以评论改正。

string是比较特殊的，因为string的底层实现比较特殊。博主水平不够，就只能参考其他大佬的解释口胡了。

string在调用swap后，迭代器、引用、指针都会失效。因为string的内部实现并不是像C语言自己写的char数组，而是用_Ptr这个指针来储存字符串，指向的是字符串的首地址。字符串是储存在临时内存区域中的，也就是说，在进行交换后，内存会重新分配。所以之前的指针、迭代器等都会失效，因为它们指向的内存地址并不会随着字符串的改变而改变。

关于_Ptr这个指针，我的理解是指向字符串的内存开始，可以参考下面这个代码：

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<map>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main() {
   string a = "abc";
   string b = "def";
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &a[i] << " ";
   }
   cout << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &b[i] << " ";
   }
   cout << endl << endl;
   swap(a, b);
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &a[i] << " ";
   }
   cout << endl;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << &b[i] << " ";
   }
   cout << endl;

   system("pause");
   return 0;
}
而运行结果如下：

并不是想象中的给出内存地址，而是给出了3个字符串，因为这里得到的是_Ptr指针的内容，所以返回的是3个字符串。

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