Могу ли я позволить компилятору C++ решить, следует ли передавать по значению или передавать по ссылке?

Question

Посмотрите на этот гипотетический файл заголовка:

template <class T> 
class HungryHippo { 
public: 
    void ingest(const T& object); 
private: 
    ... 
} 

Теперь для HungryHippo<string> это имеет смысл, что вы хотели бы ingest ссылки на струнах - копирование строки может быть очень дорого! Но для HungryHippo<int> это делает путь менее ощутимым. Передача int напрямую может быть действительно дешевой (большинство компиляторов сделает это в регистре), но передача ссылки на int - лишний ненужный уровень косвенности. Все это относится и к возвращающим значениям.

Есть ли способ предложить компилятору «эй, я не собираюсь изменять аргумент, так что вы решаете, следует ли передавать по значению или по ссылке, в зависимости от того, что, по вашему мнению, лучше»?

некоторые вещи, которые могут иметь отношение:

• Я может фальсифицировать этот эффект вручную написания template <class T, bool PassByValue> class HungryHippo и затем, специализирующихся на PassByValue. Если бы я хотел получить действительно фантазию, я мог бы даже выслать PassByValue на основе sizeof(T) и std::is_trivially_copyable<T>. В любом случае, это большая часть дополнительной работы, когда реализации будут выглядеть примерно одинаково, и я подозреваю, что компилятор может намного лучше решить, передавать ли значение по значению, чем я могу.
• Проект libc++, похоже, решает эту проблему, встраивая множество функций, поэтому компилятор может сделать выбор на один уровень выше, но в этом случае реализация ingest довольно сложна и не стоит встраивать. Как поясняется в комментариях, все функции шаблона по умолчанию равны inline.

Answer 1

boost::call_traits заголовок касается именно этой проблемы. Проверьте это here.

В частности, вариант call_traits<T>::param_type включает в себя следующее описание:

Если T небольшой встроенный тип или указатель, то param_type определяется , как T const вместо T const&. Это может улучшить способность компилятора оптимизировать циклы в теле функции, если они соответствуют по переданному параметру, семантика переданного параметра равна , в противном случае без изменений (требуется частичная специализация).

В вашем случае, вы могли бы определить ingest следующим образом:

template <class T> 
class HungryHippo { 
public: 
    void ingest(call_traits<T>::param_type object); 
    // "object" will be passed-by-value for small 
    // built-in types, but passed as a const reference 
    // otherwise 
private: 
    ... 
}; 

ли это было на самом деле сделать большую разницу в вашей фактической комбинации кода/компилятора, я не уверен. Как всегда, вам нужно будет запустить некоторые фактические тесты и посмотреть, что происходит ...

Answer 2

Хотя трюки, такие как упомянутые выше boost call_traits<T>, делают то, что они утверждают в этом случае, я думаю, вы считаете, что компилятор уже не делая эту оптимизацию в наиболее важных случаях. В конце концов, это тривиально.Если вы принимаете const T& и sizeof(T) <= sizeof(void*), инварианты, налагаемые семантикой ссылок C++, позволяют компилятору просто подставлять значение в тело вашей функции, если это выигрыш. Если это не так, накладные расходы вашего наихудшего случая - это один разворот указателя на аргумент в прологе функции.