Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

Пользователь этой программы может быть не столь оптимистичным насчет пароля, так как слово “Supercalifragilisticexpialidocious” можно найти в словаре. А потому он предпринимает действия, которые ведут к выполнению следующего кода:

std::string newPassword = "Beware the Jabberwock";

p.changeTo(newPassword);

Лучше новый пароль старого или нет — вопрос сложный, но это проблемы пользователя. Нашей же проблемой является то, что необходимость функции changeToиспользовать присваивание (а не конструирование) для копирования параметра newPwd, вероятно, приведет к росту стоимости стратегии передачи параметра по значению.

Аргумент, переданный функции changeTo, представляет собой lvalue ( newPassword), так что, когда конструируется параметр newPwd, вызывается копирующий конструктор std::string. Этот конструктор выделяет память для хранения нового пароля. Затем newPwdприсваивается с перемещением переменной text, что приводит к освобождению памяти, которая ранее принадлежала этой переменной text. Таким образом, в changeToвыполняются два действия по управлению динамической памятью: одно выделяет память для хранения нового пароля, а второе освобождает память, в которой хранился старый пароль.

Но в данном случае старый пароль (“Supercalifragilisticexpialidocious”) длиннее нового (“Beware the Jabberwock”), так что нет необходимости в выделении и освобождении памяти вовсе. Если бы использовался подход с перегрузкой, вероятно, никакие выделения и освобождения не выполнялись бы:

class Password {

public:

…

void changeTo( const std::string& newPwd) // Перегрузка для

{ // lvalue

text = newPwd; // При text.capacity() >= newPwd.size()

// можно использовать память text

}

…

private:

std::string text; // Как выше

};

В этом сценарии стоимость передачи по значению включает дополнительное выделение и освобождение памяти — стоимость, которая, скорее всего, превысит стоимость операции по перемещению std::stringна порядки.

Интересно, что если старый пароль короче нового, то обычно невозможно избежать при присваивании действий по выделению и освобождению памяти, и в этом случае передача по значению будет выполняться практически с той же скоростью, что и передача по ссылке. Таким образом, стоимость копирования параметров с помощью присваивания может зависеть от объектов, участвующих в присваивании! Этот вид анализа применим к любому типу параметров, который хранит данные в динамически выделенной памяти. Не все типы таковы, но многие — включая std::stringи std::vector— обладают этим свойством.

Это потенциальное увеличение стоимости в общем случае применимо только к передаче аргументов, являющихся lvalue, поскольку необходимость выделения и освобождения памяти обычно возникает только тогда, когда выполняется истинное копирование (не перемещение). В случае rvalue-аргументов перемещений почти всегда достаточно.

Получается, что дополнительная стоимость передачи по значению (по сравнению с передачей по ссылке) для функций, копирующих параметр с использованием присваивания, зависит от передаваемого типа, соотношения lvalue- и rvalue-аргументов и от того, использует ли тип динамическую память (и, если использует, то от реализации операторов присваивания для данного типа и вероятности того, что память, связанная с целевым объектом присваивания, как минимум того же размера, что и память присваиваемого объекта). В случае std::stringона также зависит от того, использует ли реализация оптимизацию малых строк (SSO; см. раздел 5.7), и если использует, то помещаются ли присваиваемые значения в буфер SSO.

Так что, как я говорил, при копировании параметров с помощью присваивания анализ стоимости передачи по значению становится весьма сложным. Обычно наиболее практичный подход состоит в стратегии презумпции виновности (“виновен, пока не доказано иное”), в соответствии с которым вы используете перегрузку или универсальную ссылку, а не передачу по значению, пока не будет показано, что передача по значению дает приемлемо эффективный код для используемого вами типа параметра.

Итак, для программного обеспечения, которое должно быть насколько это возможно быстрым, передача по значению может оказаться неподходящей стратегией, поскольку важным может быть даже устранение дешевых перемещений. Кроме того, не всегда понятно, сколько же перемещений имеют место на самом деле. В примере Widget::addNameпередача по значению приводит только к одной лишней операции перемещения; однако предположим, что Widget::addNameвызывает Widget::validateName, в которую параметр также передается по значению. (Возможно, имеется причина для того, чтобы всегда копировать параметр, например, для хранения его в структуре данных всех проверенных значений.) Предположим также, что функция validateNameвызывает третью функцию с передачей ей параметра по значению…