什么时候复制一个向量，什么时候传递一个引用？

Question

我正在使用一个经常使用std::vector 的程序。还有很多分配/解除分配发生，数十亿，我试图尽可能多地避免它们。 由于我对 C++ 比较陌生，因此我对使用向量时发生的分配有一些疑问（例如，向其添加元素时）。 我在 Win7 64 位机器上，程序是 32 位，我正在使用当前版本的 MinGW 编译器。

我想知道，在以下情况下会发生什么，即如果向量被复制，作为引用传递，...

1.

std::vector<T> fillVector() {
    std::vector<T> returnVector;
    ...
    return returnVector;
}

std::vector<T> myVector = fillVector();

2.

 std::vector<T>& fillVector() {
    std::vector<T>* returnVector = new std::vector<T>;
    ...
    return (*returnVector);
}

std::vector<T> myVector = fillVector();

3.

std::vector<T>* fillVector() {
    std::vector<T>* returnVector = new std::vector<T>;
    ...
    return returnVector;
}

std::vector<T>* myVector = fillVector();

还有以下不同的操作：

4.

std::vector<T> myVector1;
... (myVector1 being filled)
std::vector<T> myVector = myVector1;

5.

std::vector<T>* myVector1 = new std::vector<T>;
... (myVector1 being filled)
std::vector<T> myVector = (*myVector1);

假设我不想将myFunction/ 中的参数更改为myVector 中的myFunction 不会损害程序的其余部分：

6.

void myFunction(std::vector<T> myParam) {
   ...
}

std::vector<T> myVector;
... (myVector being filled)
myFunction(myVector);

7.

void myFunction(std::vector<T>& myParam) {
   ...
}

std::vector<T> myVector;
... (myVector being filled)
myFunction(myVector);

如果我的理解是正确的，最快的选项（意味着传递引用而不是创建副本并传递它们）将是 2/3、5 和 7。如果我错了，请纠正我！

Answer 1

最快和最惯用的是选项 1。编译器几乎肯定会忽略两个副本（从returnVector 到返回值和从返回值到myVector）。复制省略是编译器可能进行的一种优化，涉及删除任何不必要的副本。在这里，两个副本都是不必要的，std::vector 将直接构建以代替 myVector。

事实上，即使您使用编译器禁用复制省略优化，在 C++11 中，两个副本实际上都是移动的。移动std::vector 需要一些任务并且非常快。第一个被特殊规则认为是移动，第二个是移动，因为表达式fillVector() 是一个右值表达式。

Answer 2

1.

std::vector<T> fillVector() {
    std::vector<T> returnVector;
    ...
    return returnVector;
}

std::vector<T> myVector = fillVector();

这很好。 vector 按值返回，但大多数编译器（至少在启用优化时）在（命名的）返回值优化下忽略了对复制构造函数的调用。

此外，在 C++11 中，移动语义确保调用移动构造函数而不是复制构造函数，这将简单地窃取返回向量的内容，而不会生成昂贵的副本。

2.

 std::vector<T>& fillVector() {
    std::vector<T>* returnVector = new std::vector<T>;
    ...
    return (*returnVector);
}

std::vector<T> myVector = fillVector();

不要这样做。动态分配的不必要开销，加上必须记住必须解除分配返回对象的负担。避免手动内存管理，更喜欢 1。

3.

std::vector<T>* fillVector() {
    std::vector<T>* returnVector = new std::vector<T>;
    ...
    return returnVector;
}

std::vector<T>* myVector = fillVector();

同上。避免手动内存管理。

4.

std::vector<T> myVector1;
... (myVector1 being filled)
std::vector<T> myVector = myVector1;

这是一个概念上不同的操作。在这里您想要创建一个副本，看来您做得对。在 C++11 中，如果您只需要传输 myVector1 的内容而不是复制它，您可能想要使用std::vector<T> myVector = std::move(myVector1)。

5.

std::vector<T>* myVector1 = new std::vector<T>;
... (myVector1 being filled)
std::vector<T> myVector = (*myVector1);

与上述相同，您想要创建一个副本，但您不必要地动态分配向量。这将再次迫使您手动处理其生命周期，这是不好且容易出错的。不要这样做。

6.

void myFunction(std::vector<T> myParam) {
   ...
}

std::vector<T> myVector;
... (myVector being filled)
myFunction(myVector);

这里你通过值传递myVector。这是否可以优化取决于myFunction 应该对其参数做什么：它应该改变它吗？如果是这样，您是否希望这些更改在从函数返回后可见？如果是，则按值传递是正确的，并且没有办法对其进行优化除非您想获得myVector 对象：在这种情况下，在 C++11 中您可以 将其传递给函数时将其移动。这将避免昂贵的、不必要的复制。

7.

void myFunction(std::vector<T>& myParam) {
   ...
}

std::vector<T> myVector;
... (myVector being filled)
myFunction(myVector);

这将通过引用传递，只要从函数返回后可以看到myFunction对myVector的副作用就可以了。一般不能说这是否正确，这取决于您的应用程序的特定逻辑。