将原始类型的常量引用作为函数参数传递

Question

请查看以下函数：

考虑以下函数：

template <class T, class Priority>
void MutableQueue<T, Priority>::update(const T& item, const Priority& priority)
{
   ...
}

现代的x86-64编译器是否足够聪明，如果优先级类型可以适应寄存器，会通过值而不是引用传递优先级参数呢？

- Jansen du Plessis

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我确实这么认为。但是，如果实现暴露给外部模块，它必须满足ABI要求 - 在这种情况下，引用就是引用。一般来说，你应该避免对基本类型使用引用 - 有方法可以做到这一点。 - davmac

我的猜测是，如果类型为 T 的实例可以适应寄存器，则编译器将通过复制进行传递。否则它可能会通过指针传递变量。 - Thomas Matthews

我使用clang编译器进行了简单的测试。看起来编译器确实进行了优化。它基本上生成了一个经过优化的版本（例如内联函数或按值传递），以及一个符合ABI要求但可能未被使用且只是存在于代码中的版本。 - Jansen du Plessis

Answer 1

如@black所提到的，优化是与编译器和平台相关的。也就是说，当我们使用一个好的优化编译器时，通常会期望发生许多优化。例如，我们指望函数内联、寄存器分配、将常量乘法和除法转换为位移等等。

回答你的问题：

如果优先级类型可以适应寄存器，现代x86-64编译器是否足够聪明，通过值而不是引用传递优先级参数？

我将简单地尝试一下。请看：

• GCC最新版（没有内联）
• CLANG 3.5.1（没有内联）

这是代码：

template<typename T>
T square(const T& num) {
   return num * num;
}

int sq(int x) {
  return square(x);
}

GCC的-O3、-O2和-O1可靠地执行此优化。

另一方面，Clang 3.5.1似乎不执行此优化。

你是否应该指望这种优化发生？并非总是，也不是绝对的——C++标准没有说明此类优化何时会发生。实际上，如果你使用GCC，你可以“期望”进行优化。

如果你确实希望确保进行这样的优化，你将需要使用模板特化。

- EyasSH

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执行此替换的优化似乎是-fipa-sra。看起来clang不支持它。 - dyp

Answer 2

编译器可能会进行优化，但这不是强制性的。为了强制使用“最佳”类型，您可以使用boost：http://www.boost.org/doc/libs/1_55_0/libs/utility/call_traits.htm。将const T&（在传递值正确的情况下）替换为call_traits<T>::param_type。因此，您的代码可能会变成：

template <class T, class Priority>
void MutableQueue<T, Priority>::update(call_traits<T>::param_type item,
                                       call_traits<Priority>::param_type priority)
{
   ...
}

- Jarod42

Answer 3

这完全取决于平台和编译器，函数参数是如何传递的也是如此。
这些细节在程序运行的系统ABI中定义；一些系统有大量寄存器，所以主要使用它们。有些将所有参数都压入堆栈，而有些混合使用到第N个参数。

同样，这是您无法依赖的事情；不过你可以通过几种方式检查它。C++语言没有寄存器的概念。

- edmz