通过值或引用传递给需要存储副本的 C++ 构造函数？答案

【问题标题】：Pass by value or reference, to a C++ constructor that needs to store a copy?通过值或引用传递给需要存储副本的 C++ 构造函数？
【发布时间】：2023-03-26 07:24:02
【问题描述】：

当 C++（隐式或显式）值构造函数需要在其对象中存储参数的副本时，是否应该通过值或引用到常量来接受其参数？

这是我能想到的最短的例子：

struct foo {
    bar _b;
    foo(bar [const&] b) // pass by value or reference-to-const?
        : _b(b) { }
};

这里的想法是，我想在创建 foo 对象时，以任何可能创建 foo 对象的各种方式，最小化对 bar 的复制构造函数的调用。

请注意，我确实对复制省略和（命名）返回值优化有所了解，并且我已经阅读了"Want Speed? Pass by Value"，但我认为这篇文章并没有直接解决这个用例。

编辑：我应该更具体。

假设我不知道sizeof(bar)，或者bar 是否是基本的内置类型（bar 可能是模板参数，foo 可能是类模板一类）。另外，不要假设foo 的构造函数可以被内联（或者bar 的，就此而言）。请假设我至少可能正在使用实现 RVO 的编译器。

我希望有一种可能性（考虑到编译器优化）这样的调用不会调用任何对bar 的复制构造函数的调用（即使在foo 中执行_b(b) 时也是如此）初始化列表）：

foo f = function_that_creates_and_returns_a_bar_object_using_rvo();

是否有可能（给定 C++98 标准）可以做到这一点，如果是这样，如果foo 通过引用到常量而不是通过价值？

【问题讨论】：

标签： c++ optimization constructor pass-by-reference pass-by-value

【解决方案1】：

在所有条件相同的情况下，对于足够复杂的类，我使用 const&，对于 POD 和简单对象，我使用 value。

列出通过 const 引用而不是传统的按值传递的优缺点

正面：

避免复制（对于具有昂贵副本的对象来说是一大优势）
只读访问

否定：

如果他们真的想的话，有人可以将 const 从引用中转换出来

更重要的是，您明确控制复制发生的时间（在您的情况下，在初始化列表中传递初始化 _b 时）。考虑负面因素……我同意这是一种风险。我认为几乎所有优秀的程序员都会对使用 const_cast 感到肮脏。此外，您可以尽职尽责地搜索 const_cast 并将西红柿扔向从参数中抛出 const 的人。但是，嘿，你永远不知道，谁有时间像鹰一样看代码:)？

我的主观意见是，在足够复杂的类和性能很重要的环境中，避免复制构造函数的好处大于风险。但是对于真正愚蠢的 POD 类，我倾向于复制数据并按值传递。

【讨论】：

【解决方案2】：

看看这个question。

如果sizeof(T)>sizeof(void*) 使用const T & arg，如果sizeof(T) <= sizeof(void*) 使用T arg。所有基本类型都应该是这条规则的例外

【讨论】：

虽然我认为这是一个很好的经验法则，但它似乎与参考文章提出的指导方针相冲突（至少有时）......在我的具体用例中， foo 是一个类带有 bar 作为模板参数的模板，所以我不知道 sizeof(bar) （也许我应该在我的示例中包含它：（）。
使用类型特征根据 sizeof(bar) 选择引用或值
@Alexey：除了函子和迭代器（根据 Meyers），它们应该总是按值传递，然后我们希望编译器做正确的事情。不过，不确定迈耶斯抽了什么烟来得出这个结论。
@Alexey：关于类型特征的要点。我可以看到类型特征在哪里可以提供类似 value_or_const_ref::type 的东西，如果 bar 是内置类型，或者如果 sizeof(bar)

【解决方案3】：

在 C++98 和 C++03 中，你应该传递 const& bar 然后复制。在 C++0x 中，您应该传递 bar 然后进行移动（前提是 bar 具有移动构造函数）。

#include <utility>

struct foo
{
    bar _b;

    foo(bar b) : _b(std::move(b)) {}
};

如果使用左值参数构造 foo，将调用复制构造函数来创建一个副本 b，并将该副本移动到 _b。如果你用右值参数构造foo，会调用bar的move构造函数移入b，然后又会移入_b。

【讨论】：

我正在考虑这个答案，因为它是最面向未来的，它表明这是 C++98/03 中的一个缺陷，将由 C++0x 解决。但是，请参阅 Alexey Malistov 的回答（以及以下 cmets），了解您可能还希望按值传递 C++98/03 的情况。

【解决方案4】：

在风格上，我会说通过引用传递是更好的方式。

如果性能真的很重要，那就不要猜测了。测量一下。

【讨论】：

+1 用于推荐衡量性能而不是猜测。

【解决方案5】：

我还没有检查标准的内容，但通过经验尝试，我可以告诉你，无论构造函数是通过值还是通过 const 引用接受参数，GCC 都不会优化副本。

但是，如果构造函数采用 const 引用，当您从现有 bar 对象创建 foo 时，它会设法避免不必要的复制。

总结一下：

Bar b = makeBar();         // No copy, because of RVO
FooByValue f1 = makeBar(); // Copy constructor of Bar called once
FooByRef f2 = makeBar();   // Copy constructor of Bar called once
FooByValue f3(b);          // Copy constructor of Bar called twice
FooByRef f4(b);            // Copy constructor of Bar called only once

并不是说我是编译器专家，但我想它通常不能将返回值 RVO 到任意位置（例如 foo 对象的成员字段）是有道理的。相反，它要求目标位于堆栈顶部。

【讨论】：

【解决方案6】：

我假设bar 具有bar(const bar &b) 形式的普通复制构造函数

在此处获取 const 引用。然后bar 的构造函数将获取该引用，并执行复制。总份数：1。

如果您关闭引用，编译器将复制 b，将副本传递给 foo 的构造函数，然后将其传递给 bar 并复制它。

【讨论】：

【解决方案7】：

老实说，对于这种情况，最好的选择是让你的构造函数inline，前提是bar 的构造函数不会抛出异常。然后通过引用传递。

此外，正如您所怀疑的，您的文章不适用于此处。

【讨论】：

【解决方案8】：

在你的班级中持有一个指向 bar 的 shared_pointer 并照此传递。这样你就永远不会调用复制构造函数:)。

【讨论】：

重量很轻...如果我听说过，担心这将是过早优化的情况。我只是想提供一种不同的方法:)