简单介绍
std::exchange 是 C++ 标准库中的一个实用函数，它的主要作用是替换一个对象的值，并返回该对象的旧值。这个函数在 C++14 中引入，主要用于简化和优化代码。
具体来说，std::exchange 的函数原型如下：
template< class T, class U = T > T exchange( T& obj, U&& new_value );
这个函数接受两个参数：一个是要替换值的对象 obj，另一个是新的值 new_value。函数将 obj 的值替换为 new_value，并返回 obj 的旧值。
std::exchange 的一个常见用途是在实现移动赋值运算符和移动构造函数时使用。例如：
struct S { int n; S(S&& other) noexcept : n{std::exchange(other.n, 0)} {} S& operator=(S&& other) noexcept { if (this != &other) n = std::exchange(other.n, 0); // move n, while leaving zero in other.n return *this; } };
在这个例子中，移动构造函数和移动赋值运算符使用 std::exchange 将 other.n 的值移动到 n，并在 other.n 中留下零。这样可以确保 other.n 在移动操作后处于有效状态。
总的来说，std::exchange 是一个非常实用的函数，它可以帮助你在替换对象的值的同时获取其旧值，这在许多情况下都非常有用。
为什么要使用它?
这个函数做的事情是：将obj的值设置为new_value，并返回obj原来的值。
以下是一些std::exchange的使用场景：
- 在交换操作中：在C++14之前，如果你想交换两个变量的值，你可能需要一个临时变量来保存其中一个变量的值。但是使用
std::exchange，你可以更简洁地完成这个操作：
int a = 5, b = 10; a = std::exchange(b, a);
- 在这个例子中，
std::exchange将b的值设置为a的值，并将b原来的值返回给a，从而实现了a和b的交换。 - 在移动语义中：
std::exchange在处理移动语义时非常有用。例如，你可能想要在类的移动构造函数或移动赋值运算符中使用它：
class MyClass { public: // Move constructor MyClass(MyClass&& other) noexcept : ptr_(std::exchange(other.ptr_, nullptr)) {} // Move assignment operator MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept { if (this != &other) { delete ptr_; // delete resource ptr_ = std::exchange(other.ptr_, nullptr); // acquire new resource } return *this; } private: int* ptr_; };
- 在这个例子中，
std::exchange用于获取other的资源（ptr_），并将other.ptr_设置为nullptr，以防止other在析构时删除资源。 - 在状态转换中：
std::exchange也可以用于在状态转换中保存旧状态。例如，你可能有一个状态变量，你想要改变它的值，但是你也需要知道它之前的值：
enum class State { Idle, Running, Stopped }; State state = State::Idle; // Start running and save the old state State old_state = std::exchange(state, State::Running);
- 在这个例子中，
std::exchange将state的值设置为Running，并将旧值返回给old_state。
总的来说，std::exchange是一个非常实用的工具，它可以帮助你在修改一个对象的值的同时获取其旧值，从而使你的代码更加简洁和清晰。
cppreference网站介绍
定义在头文件 中
template< class T, class U = T > T exchange( T& obj, U&& new_value );
（自 C++14 起）（直到 C++20）
template< class T, class U = T > constexpr T exchange( T& obj, U&& new_value );
（自 C++20 起）（直到 C++23）
template< class T, class U = T > constexpr T exchange( T& obj, U&& new_value ) noexcept(/* see below */);
（自 C++23 起）
将 obj 的值替换为 new_value，并返回 obj 的旧值。
参数
- obj：要替换其值的对象
- new_value：要分配给 obj 的值
类型要求
- T 必须满足 MoveConstructible 的要求。此外，必须能够将类型 U 的对象移动分配给类型 T 的对象。
返回值
obj 的旧值。
异常
- (until C++23)
NULL
- (since C++23)
noexcept specification: noexcept( std::is_nothrow_move_constructible_v<T> && std::is_nothrow_assignable_v<T&, U> )
可能的实现
template<class T, class U = T> constexpr // since C++20 T exchange(T& obj, U&& new_value) noexcept( // since C++23 std::is_nothrow_move_constructible<T>::value && std::is_nothrow_assignable<T&, U>::value ) { T old_value = std::move(obj); obj = std::forward<U>(new_value); return old_value; }
说明
std::exchange 可用于实现移动赋值运算符和移动构造函数：
struct S { int n; S(S&& other) noexcept : n{std::exchange(other.n, 0)} {} S& operator=(S&& other) noexcept { if (this != &other) n = std::exchange(other.n, 0); // move n, while leaving zero in other.n return *this; } };
特性测试宏
| Feature-test macro | Value | Std | Comment |
| __cpp_lib_exchange_function | 201304L | C++14 | std::exchange |
示例
#include <iostream> #include <iterator> #include <utility> #include <vector> class stream { public: using flags_type = int; public: flags_type flags() const { return flags_; } // Replaces flags_ by newf, and returns the old value. flags_type flags(flags_type newf) { return std::exchange(flags_, newf); } private: flags_type flags_ = 0; }; void f() { std::cout << "f()"; } int main() { stream s; std::cout << s.flags() << '\n'; std::cout << s.flags(12) << '\n'; std::cout << s.flags() << "\n\n"; std::vector<int> v; // Since the second template parameter has a default value, it is possible // to use a braced-init-list as second argument. The expression below // is equivalent to std::exchange(v, std::vector<int>{1, 2, 3, 4}); std::exchange(v, {1, 2, 3, 4}); std::copy(begin(v), end(v), std::ostream_iterator<int>(std::cout, ", ")); std::cout << "\n\n"; void (*fun)(); // the default value of template parameter also makes possible to 使用一个普通函数作为第二个参数。下面的表达式等同于 std::exchange(fun, static_cast<void(*)()>(f)) std::exchange(fun, f); fun(); std::cout << "\n\nFibonacci sequence: "; for (int a{0}, b{1}; a < 100; a = std::exchange(b, a + b)) std::cout << a << ", "; std::cout << "...\n"; }
输出：
0 0 12 1, 2, 3, 4, f()
Fibonacci sequence: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, …
结语
在我们的探索过程中，我们已经深入了解了Shell命令的强大功能和广泛应用。然而，学习这些技术只是开始。真正的力量来自于你如何将它们融入到你的日常工作中，以提高效率和生产力。
心理学告诉我们，学习是一个持续且积极参与的过程。所以，我鼓励你不仅要阅读和理解这些命令，还要动手实践它们。尝试创建自己的命令，逐步掌握Shell编程，使其成为你日常工作的一部分。
同时，请记住分享是学习过程中非常重要的一环。如果你发现本博客对你有帮助，请不吝点赞并留下评论。分享你自己在使用Shell命令时遇到的问题或者有趣的经验，可以帮助更多人从中学习。
此外，我也欢迎你收藏本博客，并随时回来查阅。因为复习和反复实践也是巩固知识、提高技能的关键。
最后，请记住：每个人都可以通过持续学习和实践成为Shell编程专家。我期待看到你在这个旅途中取得更大进步！
