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αλεχολυτ
Asked:2020-12-19 19:05:51 +0000 UTC2020-12-19 19:05:51 +0000 UTC

按引用传递后跟复制与按值传递

  • 772

有些类型很难复制，例如：

struct S 
{ 
    int a[100]; 
};

任务是处理这种类型的变量的值并返回修改后的副本，即 必须保留原件。建议两种方法：

  1. S test(const S& s)
{
    S news = s;           // делаем копию
    news.a[42] = 100500;  // изменяем 
    return news;          // возвращаем
}

  2. S test(S s)               // делаем копию
{
    s.a[42] = 100500;     // изменяем
    return s;             // возвращаем
}

选项 2 在代码方面看起来更短，但是，如汇编所示，按引用传递会导致汇编代码更短。

为什么会发生这种情况？这两种方法的优缺点是什么，以便了解更喜欢哪一种？也许还有其他选择？

c++

5 个回答

  1. Best Answer

    在现代 C++ 中，第二个选项被认为更可取。那些。如果你知道无论如何你都需要一个副本，最好让编译器为你制作那个副本，而不是你自己。

    然而，这个断言的传统理由依赖于“难以”复制的类型，不是因为它们本身很大，而是因为它们需要深度复制。那些。我们谈论的是在浅（浅）级别紧凑但通过指针/句柄拥有额外资源的类型。这里的整个想法是，在原始值是临时/可重定位的情况下，编译器将能够用移动替换复制。

    例如，如果在您的情况下将其替换S为std::string，则在调用test("abc")第二个选项时，在准备参数时，它将完全不进行深度复制，而在第一个选项中，您自己将无条件地执行深度复制。

    const std::string &（带有参数和参数的两个单独函数的选项可能更有效std::string &&，但如果您不想压缩最后的处理器周期，那么带有参数的单个函数std::string通常看起来更有吸引力。）

    在对象的“重量”直接构建到对象本身的情况下，如您的示例中，将无法节省复制。我希望这两个选项具有相同的性能。

    一些细微差别是，根据语言的抽象语义，在第二个变体中创建副本是在调用代码的上下文中完成的。一些实现从字面上遵循这种语义——它们在调用代码的上下文中为其执行副本创建和内存分配。在这种情况下，可以提前保留内存，而不管函数在执行期间是否会被实际调用。那些。比如说，写这样一个递归函数

    void recursive(unsigned n, const S &s)
{
  if (n > 0)
    recursive(n - 1, s);
  else
    test(s);
}

    您可能会惊讶地发现，在使用函数的第二个版本时，在每个递归级别都分配了test用于复制的堆栈空间，而实际上只有在递归的最底部才需要此内存。第一个选项将没有这个缺点。stest

    其他实现可能更经济：即使使用第二个选项test，仅在实际调用函数时才保留内存。

    • 7

  2. 引用 McConnell 的完美代码，第 7.5 章：

    不要将方法参数用作工作变量

    使用传递给方法的参数作为工作变量是危险的。为此目的创建局部变量。因此，在以下 Java 代码片段中，inputVal 变量被错误地用于存储计算的中间结果：

    int Sample(int inputVal) {
    inputVal = inputVal * CurrentMultiplier( inputVal );
    inputVal = inputVal + CurrentAdder( inputVal );

    //...

    //Переменная inputVal уже не содержит входного значения. 
    return inputVal; 
}

    在这个片段中，变量 inputVal 具有误导性，因为当方法结束时，它不再包含输入值；它包含部分基于输入值的计算结果，因此它的名字是不幸的。如果您以后需要在方法的其他地方使用原始输入值，您可能会使用 inputVal 变量，假设它包含原始值，但这种假设是错误的。

    恕我直言：这是错误的余地。虽然他自己写道：

    template<class T>
QVector<T> reversed(QVector<T> vector){
    std::reverse(vector.begin(), end.begin());
    return vector;
}

    ...并且不会感到内疚:)

    根据 McConnell 的推理，通过引用传递参数并制作本地副本更有意义。

    • 3

  3. 第一个选项显然更好，因为它符合多年来推广的良好 C++ 代码的概念。这样的代码不会引起任何问题，但不是通过引用传递的结构会引起问题。而且结构的规模越大，这样的决定就会引发更多的问题。如果它提出问题，那么它需要评论。另外，正如您自己在问题中指出的那样，您没有衡量这两种方法的有效性（汇编程序列表的大小根本没有任何意义），因此没有什么可参考的。

    在我看来，这个问题是尝试过早优化的典型示例，通常会导致悲观情绪，对代码可读性产生负面影响。

    关于这个主题写了很长的文字。可以在此链接中找到：通过引用传递还是按值传递？

    • 3

  4. 通过引用传递给出更短的汇编代码

    在您链接到的 x86-64 clang 汇编器中，第一个和第二个选项之间的区别是：

    在第一个变体中，优化被触发，结构从作为参数传递的地址立即复制到返回值的位置。退货不需要任何额外的步骤。

    在第二个变体中，没有应用这种优化，结构被复制了两次。第一次调用代码创建一个副本以传递给函数（在给定代码的括号之外），第二次从函数返回时。

    第二个选项由于 operator 的原因而长了一行，它只lea rsi, [rsp + 16]计算memcpy调用的源参数（在第一种情况下，这不是必需的，因为它已显式传递给调用函数）。因此，由于结构的双重复制和memcpy的参数的额外计算，第二个选项在真空中呈球形，效率不高。

    这两种方法的优缺点是什么，以了解更喜欢哪一种？

    我想在真正的程序中你不必担心这个。优化编译器不会考虑单个函数，而是将程序作为一个整体来考虑，并会选择最佳选项。尽管第二个选项理论上“更糟”，但实际上编译器只会将两个函数都变成内联函数（如果它们不带指针），并且不会有任何区别。

    • 3

  5. 作为一个合适的选择

    S* test(const S& s)
{
S *news = new S;         // создаём новый элемент
*news = s;              // делаем копию
news->a[42] = 100500;  // изменяем 
return news;          // возвращаем
}
    • -3

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