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

Разница между сворачиванием стека и возможным сворачиванием оказывает на удивление большое влияние на генерацию кода. В случае функции, объявленной как noexcept, оптимизаторам не надо ни поддерживать стек в сворачиваемом состоянии, ни гарантировать, что объекты в такой функции будут уничтожены в порядке, обратном созданию, если вдруг такую функцию покинет исключение. Функции со спецификацией throw()не имеют такой гибкости оптимизации, как и функции без спецификаций вообще. Ситуацию можно резюмировать следующим образом:

RetType function(params) noexcept; // Наиболее оптимизируема

RetType function(params) throw(); // Менее оптимизируема

RetType function(params) ; // Менее оптимизируема

Этого одного достаточно для того, чтобы объявлять функции, о которых точно известно, что они не генерируют исключений, как noexcept.

Для некоторых функций все оказывается еще более интересным. Выдающимся примером являются операции перемещения. Предположим, что у вас имеется код С++98, использующий std::vector. Объекты типа Widgetвремя от времени добавляются в std::vector с помощью функции push_back:

std::vector vw;

…

Widget w;

… // Работа с w

vw.push_back(w); // Добавление w к vw

Предположим, что этот код отлично работает, и нет никакой необходимости изменять его для С++11. Однако вы хотите воспользоваться тем фактом, что семантика перемещения С++11 может улучшить производительность старого кода при участии типов, допускающих перемещающие операции. Вы уверены, что класс Widgetтакие операции имеет — либо потому, что вы написали их самостоятельно, либо потому, что вы убедились в осуществлении условий для их автоматической генерации (см. раздел 3.11).

Когда в std::vectorдобавляется новый элемент, может оказаться, что в std::vectorдля него не хватает места, т.e. что размер std::vectorравен его емкости. Когда такое случается, std::vectorвыделяет новый, больший по размеру блок памяти для хранения своих элементов и переносит элементы из старого блока в новый. В С++98 перенос осуществляется с помощью копирования каждого элемента из старой памяти в новую с последующим удалением объекта в старой памяти. Этот подход позволяет push_backобеспечить строгую гарантию безопасности исключений: если исключение будет сгенерировано в процессе копирования элементов, то состояние std::vectorостанется неизменным, поскольку ни один элемент в старом блоке памяти не будет удален, пока все элементы не будут успешно скопированы в новое место в памяти.

В С++11 естественной оптимизацией была бы замена копирования элементов std::vectorперемещениями. К сожалению, это ведет к риску нарушения строгой гарантии push_back. Если nэлементов перемещены из старого блока памяти в новый и при перемещении n+1-го элемента генерируется исключение, операция push_backне может быть завершена. Но при этом исходный std::vectorнаходится в измененном состоянии: nего элементов уже перемещены. Восстановление их исходных состояний может оказаться невозможным, поскольку попытка перемещения каждого объекта обратно в исходное местоположение в памяти также может привести к генерации исключения.

Это серьезная проблема, поскольку поведение старого кода может зависеть от строгой гарантии безопасности функции push_back. Следовательно, реализации С++11 не могут молча заменить операции копирования внутри push_backоперациями перемещения, если только точно не известно, что операции перемещения не генерируют исключений. В таком случае замена копирований перемещениями должна быть безопасной, и единственным побочным эффектом этой замены будет повышение быстродействия.

Функция std::vector::push_backиспользует преимущество этой стратегии (“перемести, если можешь, но копируй, если должен”), и это не единственная функция стандартной библиотеки, поступающая таким образом. Другие функции, обеспечивающие строгую гарантию безопасности исключений в С++98 (например, std::vector::reserve, std::deque::insertи др.), ведут себя точно так же. Все эти функции заменяют вызовы копирующих операций в С++98 вызовами перемещающих операций в С++11, только если известно, что перемещающие операции не генерируют исключений. Но как функция может узнать, генерирует ли исключения операция перемещения? Ответ очевиден: она должна проверить, объявлена ли операция как noexcept [7] Проверка обычно выполняется окольным путем. Функции наподобие std::vector::push_back вызывают шаблон std::move_if_noexcept , вариацию шаблона std::move , который условно выполняет приведение к rvalue (см. раздел 5.1), в зависимости от того, объявлен ли перемещающий конструктор как noexcept . В свою очередь, std::move_if_noexcept консультируется с std::is_nothrow_move_constructible , а значение этого свойства типа (см. раздел 3.3) устанавливается компиляторами в зависимости от того, объявлен ли перемещающий конструктор как noexcept (или throw() ). .