C++ STL中的forward_list::swap()

在C++ STL中，forward_list::swap()是一个常用的函数，用于交换两个单链表的内容。在这篇文章中，我们将会介绍这个函数的用法和示例代码，并讨论它的应用场景。

forward_list简介

在介绍forward_list::swap()之前，我们先来简单了解一下forward_list。forward_list是C++ STL中的一个容器，它是一个单链表，每个节点都只包含指向下一个节点的指针，没有指向前一个节点的指针。这就意味着，我们只能从头到尾遍历forward_list，而不能像双向链表那样倒序遍历。由于这个特性，forward_list的内存占用更少，并且在插入或删除节点时更加高效。

forward_list::swap()函数

forward_list::swap()函数是forward_list中的一个成员函数，用于交换两个单链表的内容。具体用法如下：

void swap(forward_list& other);

其中，other是另一个forward_list对象，用于与当前对象进行交换。

注意，forward_list::swap()并非唯一可以交换两个forward_list对象的方法。我们也可以使用std::swap()函数进行交换，代码如下：

std::forward_list<int> list1 = {1, 2, 3};
std::forward_list<int> list2 = {4, 5, 6};

std::swap(list1, list2); // 交换list1和list2中的内容

// 或者
std::swap_ranges(list1.begin(), list1.end(), list2.begin()); // 交换list1和list2中的内容

例子

现在，我们来看一个使用forward_list::swap()函数的示例代码。下面的代码定义了两个forward_list对象，然后交换了它们的内容：

#include <iostream>
#include <forward_list>

int main()
{
    std::forward_list<int> list1 = {1, 2, 3};
    std::forward_list<int> list2 = {4, 5};

    std::cout << "Before swap:\n";
    std::cout << "list1: ";
    for (auto i : list1) std::cout << i << " ";
    std::cout << "\nlist2: ";
    for (auto i : list2) std::cout << i << " ";

    list1.swap(list2); // 交换list1和list2中的内容

    std::cout << "\nAfter swap:\n";
    std::cout << "list1: ";
    for (auto i : list1) std::cout << i << " ";
    std::cout << "\nlist2: ";
    for (auto i : list2) std::cout << i << " ";
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

Before swap:
list1: 1 2 3
list2: 4 5
After swap:
list1: 4 5
list2: 1 2 3

从输出结果可以看出，forward_list::swap()函数成功地交换了两个forward_list对象的内容。

应用场景

forward_list::swap()函数的常见应用场景有以下几种：

在把一个forward_list对象赋值给另一个forward_list对象之前，可以先使用swap()函数交换它们的内容，这可以减少内存分配和拷贝的次数，从而提高程序效率。

std::forward_list<int> list1 = {1, 2, 3};
std::forward_list<int> list2 = {4, 5}; // size为2

list1.swap(list2); // 交换list1和list2中的内容

list2 = list1; // 复制list1中的内容到list2

在上面的代码中，我们先使用swap()函数交换了list1和list2中的内容，然后才进行了赋值操作。由于list1和list2初始大小不同，如果直接进行赋值操作，则需要进行内存分配和拷贝操作。而使用swap()函数可以将这些操作优化为一次内存分配和拷贝操作。

在需要将forward_list对象中某些元素移动到另一个forward_list对象中时，可以使用splice_after()函数结合swap()函数完成。

std::forward_list<int> list1 = {1, 2, 3};
std::forward_list<int> list2 = {4, 5};

auto it = list1.begin();
std::advance(it, 2); // it指向list1的第三个元素

list2.splice_after(list2.before_begin(), list1, it, list1.end()); // 将list1的最后两个元素移动到list2中

list1.swap(list2); // 交换list1和list2的内容

在上面的代码中，我们使用splice_after()函数将list1中的最后两个元素移动到list2中。然后，我们使用swap()函数交换了list1和list2的内容。由于list2中只有两个元素，所以交换后的list1只有两个元素。这种方式可以避免使用remove()函数或者copy_if()函数多次遍历forward_list，从而提高程序效率。

在需要对forward_list对象进行排序时，也可以使用swap()函数结合sort()函数完成。这种方法的优势在于，它不需要额外的内存空间来存储待排序的元素，从而避免了内存分配和拷贝的开销。

std::forward_list<int> list = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};

list.sort(); // 对list进行排序

std::forward_list<int> emptyList;
emptyList.swap(list); // 将排序好的内容移动到emptyList中

在上面的代码中，我们使用sort()函数对list进行排序，然后使用swap()函数将排序好的内容移动到另一个forward_list对象中。这种方式可以优化排序算法的时间复杂度，并减少内存使用量。