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?


当前回答

我复制/粘贴了这个问题的答案,并更改了名称和拼写以适应这个问题。

下面是用来衡量问题的代码:

#include <iostream>

struct string
{
    string() {}
    string(const string&) {std::cout << "string(const string&)\n";}
    string& operator=(const string&) {std::cout << "string& operator=(const string&)\n";return *this;}
#if (__has_feature(cxx_rvalue_references))
    string(string&&) {std::cout << "string(string&&)\n";}
    string& operator=(string&&) {std::cout << "string& operator=(string&&)\n";return *this;}
#endif

};

#if PROCESS == 1

string
do_something(string inval)
{
    // do stuff
    return inval;
}

#elif PROCESS == 2

string
do_something(const string& inval)
{
    string return_val = inval;
    // do stuff
    return return_val; 
}

#if (__has_feature(cxx_rvalue_references))

string
do_something(string&& inval)
{
    // do stuff
    return std::move(inval);
}

#endif

#endif

string source() {return string();}

int main()
{
    std::cout << "do_something with lvalue:\n\n";
    string x;
    string t = do_something(x);
#if (__has_feature(cxx_rvalue_references))
    std::cout << "\ndo_something with xvalue:\n\n";
    string u = do_something(std::move(x));
#endif
    std::cout << "\ndo_something with prvalue:\n\n";
    string v = do_something(source());
}

对我来说,这输出:

$ clang++ -std=c++11 -stdlib=libc++ -DPROCESS=1 test.cpp
$ a.out
do_something with lvalue:

string(const string&)
string(string&&)

do_something with xvalue:

string(string&&)
string(string&&)

do_something with prvalue:

string(string&&)
$ clang++ -std=c++11 -stdlib=libc++ -DPROCESS=2 test.cpp
$ a.out
do_something with lvalue:

string(const string&)

do_something with xvalue:

string(string&&)

do_something with prvalue:

string(string&&)

下表总结了我的结果(使用clang -std=c++11)。第一个数字是复制结构的数量,第二个数字是移动结构的数量:

+----+--------+--------+---------+
|    | lvalue | xvalue | prvalue |
+----+--------+--------+---------+
| p1 |  1/1   |  0/2   |   0/1   |
+----+--------+--------+---------+
| p2 |  1/0   |  0/1   |   0/1   |
+----+--------+--------+---------+

值传递解决方案只需要一次重载,但在传递左值和x值时需要额外的move构造。对于任何特定的情况,这可能是可接受的,也可能是不可接受的。这两种解决方案各有优缺点。

其他回答

string不是普通旧数据(POD),它的原始大小不是最相关的东西。例如,如果传入的字符串超过SSO的长度,并且分配在堆上,我希望复制构造函数不复制SSO存储。

推荐这样做的原因是,inval是从参数表达式构造的,因此总是被适当地移动或复制——假设您需要参数的所有权,这不会造成性能损失。如果不这样做,const引用仍然是更好的方法。

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。

除非你真的需要一个副本,否则使用const &仍然是合理的。例如:

bool isprint(std::string const &s) {
    return all_of(begin(s),end(s),(bool(*)(char))isprint);
}

如果你改变它,以按值获取字符串,那么你最终会移动或复制参数,这是没有必要的。复制/移动不仅成本更高,而且还会带来新的潜在失败;复制/移动可能会抛出异常(例如,复制期间的分配可能会失败),而引用现有值则不会。

如果你确实需要一个副本,那么通过值传递和返回通常是(总是?)最好的选择。事实上,在c++ 03中我通常不会担心这个问题,除非你发现额外的副本实际上会导致性能问题。复制省略在现代编译器上似乎相当可靠。我认为人们的怀疑和坚持,你必须检查你的编译器支持RVO的表,现在大部分已经过时了。


简而言之,c++ 11在这方面并没有真正改变任何东西,除了那些不相信复制省略的人。

IMO使用c++引用std::string是一个快速而简短的局部优化,而使用传递值可能是(或不是)一个更好的全局优化。

所以答案是:这取决于环境:

如果你把所有的代码从外部写到内部函数,你知道代码是做什么的,你可以使用引用const std::string &。 如果您编写库代码,或者在传递字符串的地方大量使用库代码,那么通过信任std::string复制构造函数行为,您可能会获得更多全局意义上的好处。