传递值和std:的优点:通过引用传递

Advantages of pass-by-value and std::move over pass-by-reference

本文关键字：引用 std      更新时间：2023-10-16

我现在正在学习C++，尽量避免养成坏习惯。据我所知，clang整洁包含了许多"最佳实践"，我尽可能地坚持它们(尽管我不一定理解为什么它们被认为是好的)，但我不确定我是否理解这里的建议。

我使用了教程中的这个类：

class Creature
{
private:
std::string m_name;
public:
Creature(const std::string &name)
:  m_name{name}
{
}
};

这导致clang-time建议我应该传递值而不是引用，并使用std::move。如果我这样做了，我会得到建议，将name作为参考(以确保它不会每次都被复制)，并警告std::move不会有任何效果，因为name是const，所以我应该删除它。

我没有得到警告的唯一方法是完全删除const：

Creature(std::string name)
:  m_name{std::move(name)}
{
}

这似乎是合乎逻辑的，因为const的唯一好处是防止干扰原始字符串(这不会发生，因为我传递了值)。但我在CPlusPlus.com上读到：

尽管注意，在标准库中，移动意味着移动的from对象处于有效但未指定的状态。这意味着，在这样的操作之后，移动的对象的值只应被销毁或分配一个新的值；否则访问它会产生一个未指定的值。

现在想象一下这个代码：

std::string nameString("Alex");
Creature c(nameString);

因为nameString是通过值传递的，所以std::move只会使构造函数内的name无效，而不会接触原始字符串。但这样做的好处是什么？内容似乎只复制了一次——如果我在调用m_name{name}时通过引用传递，如果我在传递它时通过值传递(然后它被移动)。我知道这比传递值而不使用std::move要好(因为它会被复制两次)。

所以有两个问题：

  1. 我是否正确理解了这里发生的事情
  2. 与通过引用传递和仅调用m_name{name}相比，使用std::move有什么好处吗
/* (0) */ 
Creature(const std::string &name) : m_name{name} { }

  • 传递的左值绑定到name，然后被复制到m_name。

  • 传递的右值与name结合，然后被复制到m_name中。

/* (1) */ 
Creature(std::string name) : m_name{std::move(name)} { }

  • 传递的左值被复制到name中，然后被移动到m_name中。

  • 传递的右值被移动到name，然后被移动到m_name。

/* (2) */ 
Creature(const std::string &name) : m_name{name} { }
Creature(std::string &&rname) : m_name{std::move(rname)} { }

  • 传递的左值绑定到name，然后被复制到m_name。

  • 传递的右值与rname结合，然后移动到m_name中。

由于移动操作通常比复制快，如果您通过大量临时操作，则(1)优于(2)在复制/移动方面是最佳的，但需要代码重复。

使用完美转发:可以避免代码重复

/* (3) */
template <typename T,
std::enable_if_t<
std::is_convertible_v<std::remove_cvref_t<T>, std::string>, 
int> = 0
>
Creature(T&& name) : m_name{std::forward<T>(name)} { }

您可能有选择地想要约束T，以便限制此构造函数可以实例化的类型的域(如上所示)。C++20旨在通过Concepts来简化这一过程。

在C++17中，prvalues受到保证的副本省略的影响，如果适用，这将减少向函数传递参数时的副本/移动数量。

  1. 我是否正确理解了这里发生的事情

是。

  1. 与通过引用传递和仅调用m_name{name}相比，使用std::move有什么好处吗

一个易于掌握的函数签名，无需任何额外的重载。签名会立即显示参数将被复制-这使调用方不必怀疑const std::string&引用是否可能被存储为数据成员，以后可能会成为悬空引用。并且在向函数传递右值时，不需要重载std::string&& name和const std::string&参数以避免不必要的复制。传递左值

std::string nameString("Alex");
Creature c(nameString);

对于按值获取参数的函数，将导致一次复制和一次移动构造。将右值传递给相同的函数

std::string nameString("Alex");
Creature c(std::move(nameString));

导致两个移动结构。相反，当函数参数为const std::string&时，将始终存在副本，即使在传递右值参数时也是如此。这显然是一个优势，只要参数类型可以廉价地移动构造(std::string就是这样)。

但也有一个缺点需要考虑：推理不适用于将函数参数分配给另一个变量(而不是初始化它)的函数：

void setName(std::string name)
{
m_name = std::move(name);
}

将导致m_name所引用的资源在重新分配之前被解除分配。我建议阅读有效的现代C++中的第41项以及这个问题。

你如何传递并不是这里唯一的变量，你传递的内容决定了两者之间的巨大差异。

在C++中，我们有各种类型的值类别，这种"习惯用法"适用于传递右值(如"Alex-string-literal-that-constructs-temporary-std::string"或std::move(nameString))的情况，这会导致生成0个副本的std::string(对于右值参数，该类型甚至不必是可复制构造的)，并且只使用std::string的移动构造函数。

一些相关的问答；A.

传递值和移动方法相对于传递-(rv)参考有几个缺点：

  • 它会导致生成3个对象，而不是2个
  • 按值传递对象可能会导致额外的堆栈开销，因为即使是常规字符串类通常也比指针大至少3或4倍
  • 参数对象的构建将在调用方完成，导致代码膨胀
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