按值传递和复制省略优化

Question

我找到了这篇关于C++技术的文章：https://web.archive.org/web/20120707045924/cpp-next.com/archive/2009/08/want-speed-pass-by-value/ 作者给出了建议：

不要复制函数参数，相反，通过值传递它们，让编译器完成拷贝。

然而，在文章中提供的两个例子中，我并没有完全理解会有什么好处。

// Don't
T& T::operator=(T const& x) // x is a reference to the source
{ 
    T tmp(x);          // copy construction of tmp does the hard work
    swap(*this, tmp);  // trade our resources for tmp's
    return *this;      // our (old) resources get destroyed with tmp 
}

vs

// DO
T& operator=(T x)    // x is a copy of the source; hard work already done
{
    swap(*this, x);  // trade our resources for x's
    return *this;    // our (old) resources get destroyed with x
}

在这两种情况下，都会创建一个额外的变量，那么好处在哪里呢？ 我唯一能看到的好处是，在第二个示例中将temp对象传入。

- newprint

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如果源是临时的：obj = T(); 或 obj = foo();，其中 foo() 返回一个 T。 - juanchopanza

那其实不是很好的建议。它在接口中暴露了本应该是实现细节的内容（无论你是否复制参数），这是极其糟糕的软件工程。也许有时候分析器会告诉你必须这么做，但除此之外，你应该遵循编码指南。（普遍的指南似乎是通过引用传递类类型，其他一切都通过值传递，尽管这也可以被视为过早优化。） - James Kanze

“this function copies the argument's state” 是一个合理的接口特征。除其他方面外，它还会对成本产生影响，告诉您必须实现参数类型的哪些特性，甚至向用户提供功能信息。C++11 的天才之处之一在于复制和移动是重要且独立的数据操作，并将其公开是很重要的。 - Yakk - Adam Nevraumont

Answer 1

关键在于根据操作者的调用方式，可能会省略复制。假设您像这样使用操作者：

extern T f();
...
T value;
value = f();

如果参数采用 T const&, 编译器只能保留临时变量并传递一个引用给你的赋值运算符。另一方面，如果你通过值传递参数，即使用 T，则从 f() 返回的值可以位于此参数所在的位置，从而省略一个副本。当然，如果赋值的参数是某种形式的左值，则始终需要进行复制。

- Dietmar Kühl

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就异常而言，T const& 的情况下拷贝构造函数可以在被调用的函数内部抛出异常，但是对于 T 而言，异常将会在调用者的上下文中抛出（这意味着即使拷贝构造函数可能会抛出异常，赋值运算符也可以标记为noexcept）。 - Simple

第二个案例中的复制还可以被替换为移动，这与省略不同。 - Yakk - Adam Nevraumont

@DietmarKühl 感谢您的回复，不幸的是，您的答案对我来说毫无意义。 所以，让我来解释一下您的回答，并尝试看看它是否有意义（对您和其他读者）。到目前为止，我得到了这个：我们有两个“operator(s)= first”，一个是常规类赋值运算符“T::operator=(...)”，另一个是常规（函数）“operator=(...)”。 根据您的代码，最终赋值有两种可能性。 - newprint

第一种可能性是 value::operator=(f())，其中 rvalue 临时参数绑定到 const lvalue 引用参数（因为它是 const，所以可以这样做），并且因为参数 x 在 (*如文章中所讨论的) 内部是 lvalue，所以无论如何都会被复制到 tmp 中，即我们无法省略复制。从长远来看：

{temp_anon} 被创建 - 一个副本， tmp - 第二个副本

占用了 2 个对象的内存 + 2 个构造函数调用 + 2 个析构函数调用 - newprint

@DietmarKühl 第二种可能性是调用operator=(T x)。例如：operator=(f()); 在这种情况下，编译器已经为我们创建了x，我们不需要像之前那样复制它。从角度来看：

{temp_anon}被创建 - 一个副本

单个对象的内存被占用 + 1个构造函数调用 + 1个析构函数调用。我说得对吗？ - newprint