我最近听了Herb Sutter的一个演讲,他认为通过const &传递std::vector和std::string的原因已经基本消失了。他建议现在最好编写如下这样的函数:
std::string do_something ( std::string inval )
{
std::string return_val;
// ... do stuff ...
return return_val;
}
我知道return_val在函数返回时将是一个右值,因此可以使用move语义返回,这非常便宜。然而,inval仍然比引用(通常实现为指针)的大小大得多。这是因为std::string有各种组件,包括指向堆的指针和用于短字符串优化的成员char[]。所以在我看来,通过引用传递仍然是一个好主意。
谁能解释一下赫伯为什么会这么说?
Herb Sutter和Bjarne Stroustroup一起推荐使用const std::string&作为形参类型;见https://github.com/isocpp/CppCoreGuidelines/blob/master/CppCoreGuidelines.md#Rf-in。
这里有一个在其他答案中没有提到的陷阱:如果你将一个字符串字面值传递给一个const std::string& parameter,它将传递一个临时字符串的引用,该字符串是动态创建的,用于保存字面值的字符。如果然后保存该引用,那么一旦释放临时字符串,它将无效。为了安全起见,您必须保存副本,而不是参考资料。这个问题源于字符串字面值是const char[N]类型,需要升级为std::string。
下面的代码说明了陷阱和解决方法,以及一个较小的效率选项——使用const char*方法重载,如在c++中是否有一种方法将字符串文字作为引用传递。
(注意:Sutter & Stroustroup建议,如果你保留了字符串的副本,也要提供一个带有&&形参和std::move()的重载函数。)
#include <string>
#include <iostream>
class WidgetBadRef {
public:
WidgetBadRef(const std::string& s) : myStrRef(s) // copy the reference...
{}
const std::string& myStrRef; // might be a reference to a temporary (oops!)
};
class WidgetSafeCopy {
public:
WidgetSafeCopy(const std::string& s) : myStrCopy(s)
// constructor for string references; copy the string
{std::cout << "const std::string& constructor\n";}
WidgetSafeCopy(const char* cs) : myStrCopy(cs)
// constructor for string literals (and char arrays);
// for minor efficiency only;
// create the std::string directly from the chars
{std::cout << "const char * constructor\n";}
const std::string myStrCopy; // save a copy, not a reference!
};
int main() {
WidgetBadRef w1("First string");
WidgetSafeCopy w2("Second string"); // uses the const char* constructor, no temp string
WidgetSafeCopy w3(w2.myStrCopy); // uses the String reference constructor
std::cout << w1.myStrRef << "\n"; // garbage out
std::cout << w2.myStrCopy << "\n"; // OK
std::cout << w3.myStrCopy << "\n"; // OK
}
输出:
Const char *构造函数
常量std::string&构造函数
第二个字符串
第二个字符串
问题是“const”是一个非粒度限定符。“const string ref”通常的意思是“不要修改这个字符串”,而不是“不要修改引用计数”。在c++中,根本没有办法说哪些成员是“const”。它们要么都是,要么都不是。
为了解决这个语言问题,STL可以允许“C()”在你的例子中做一个移动语义复制,并在引用计数(可变)方面尽责地忽略“const”。只要它是指定好的,这就可以了。
因为STL没有,我有一个const_cast <>的字符串版本,去掉引用计数器(没有办法在类层次结构中追溯一些可变的东西),并且-你瞧-你可以自由地传递cmstring作为const引用,并在深层函数中复制它们,一整天,没有泄漏或问题。
由于c++在这里没有提供“派生类的const粒度”,编写一个好的规范并创建一个新的“const可移动字符串”(cmstring)对象是我见过的最好的解决方案。
Herb Sutter和Bjarne Stroustroup一起推荐使用const std::string&作为形参类型;见https://github.com/isocpp/CppCoreGuidelines/blob/master/CppCoreGuidelines.md#Rf-in。
这里有一个在其他答案中没有提到的陷阱:如果你将一个字符串字面值传递给一个const std::string& parameter,它将传递一个临时字符串的引用,该字符串是动态创建的,用于保存字面值的字符。如果然后保存该引用,那么一旦释放临时字符串,它将无效。为了安全起见,您必须保存副本,而不是参考资料。这个问题源于字符串字面值是const char[N]类型,需要升级为std::string。
下面的代码说明了陷阱和解决方法,以及一个较小的效率选项——使用const char*方法重载,如在c++中是否有一种方法将字符串文字作为引用传递。
(注意:Sutter & Stroustroup建议,如果你保留了字符串的副本,也要提供一个带有&&形参和std::move()的重载函数。)
#include <string>
#include <iostream>
class WidgetBadRef {
public:
WidgetBadRef(const std::string& s) : myStrRef(s) // copy the reference...
{}
const std::string& myStrRef; // might be a reference to a temporary (oops!)
};
class WidgetSafeCopy {
public:
WidgetSafeCopy(const std::string& s) : myStrCopy(s)
// constructor for string references; copy the string
{std::cout << "const std::string& constructor\n";}
WidgetSafeCopy(const char* cs) : myStrCopy(cs)
// constructor for string literals (and char arrays);
// for minor efficiency only;
// create the std::string directly from the chars
{std::cout << "const char * constructor\n";}
const std::string myStrCopy; // save a copy, not a reference!
};
int main() {
WidgetBadRef w1("First string");
WidgetSafeCopy w2("Second string"); // uses the const char* constructor, no temp string
WidgetSafeCopy w3(w2.myStrCopy); // uses the String reference constructor
std::cout << w1.myStrRef << "\n"; // garbage out
std::cout << w2.myStrCopy << "\n"; // OK
std::cout << w3.myStrCopy << "\n"; // OK
}
输出:
Const char *构造函数
常量std::string&构造函数
第二个字符串
第二个字符串
是传递const std::string &作为参数的日子?
不。许多人采纳了这个建议(包括Dave Abrahams),并将其简化为适用于所有std::string参数——始终按值传递std::string对于任何和所有任意参数和应用程序都不是“最佳实践”,因为这些演讲/文章关注的优化只适用于有限的一组情况。
如果要返回值、改变参数或获取值,那么按值传递可以节省昂贵的复制,并提供语法上的便利。
与以往一样,当您不需要拷贝时,传递const引用可以节省大量复制。
现在来看看具体的例子:
然而,inval仍然比引用(通常实现为指针)的大小大得多。这是因为std::string有各种组件,包括指向堆的指针和用于短字符串优化的成员char[]。所以在我看来,通过引用传递仍然是一个好主意。谁能解释一下赫伯为什么会这么说?
如果考虑到堆栈大小(并且假设这不是内联/优化的),return_val + inval > return_val——IOW,可以通过在这里传递值来降低堆栈使用的峰值(注意:ABIs的过度简化)。同时,通过const引用传递可以禁用优化。这里的主要原因不是为了避免堆栈增长,而是为了确保优化可以在适用的地方执行。
通过const引用传递的日子并没有结束——规则只是比以前更复杂了。如果性能很重要,明智的做法是根据实现中使用的细节考虑如何传递这些类型。
参见“Herb Sutter”回归基础!《现代c++风格要点》。在其他主题中,他回顾了过去给出的参数传递建议,以及c++ 11中引入的新思想,并特别介绍了按值传递字符串的思想。
基准测试显示,在函数无论如何都会复制std::strings的情况下,按值传递std::strings可能会显著变慢!
这是因为你强迫它总是做一个完整的拷贝(然后移动到适当的位置),而const&version将更新旧字符串,这可能会重用已经分配的缓冲区。
请看他的幻灯片27:对于“set”函数,选项1一如既往。选项2为右值引用添加了重载,但如果有多个参数,则会导致组合爆炸。
只有对于必须创建字符串(而不是更改其现有值)的“sink”参数,值传递技巧才有效。也就是说,形参直接初始化匹配类型的成员的构造函数。
如果你想知道你能有多担心这个问题,看看尼科莱·约苏蒂斯的演讲,祝你好运(“完美-完成!”n次后发现错误的前一个版本。你去过那里吗?)
这也总结为⧺F。标准指南中的15条。
更新
一般情况下,你需要声明"string"参数为std::string_view(按值)。这允许你像使用const std::string&一样有效地传递一个现有的std::string对象,也可以传递一个词汇字符串字面量(如“hello!”)而不复制它,并传递类型为string_view的对象,现在这些也在生态系统中是必要的。
例外情况是当函数需要一个实际的std::string实例,以便传递给另一个声明为接受const std::string&的函数。