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我是 C++ 初学者,但不是编程初学者。我正在尝试学习 C++(c++11),但对我来说最重要的事情有点不清楚:传递参数。

我考虑了这些简单的例子:

  • 具有所有成员原始类型的类:
    CreditCard(std::string number, int expMonth, int expYear,int pin):number(number), expMonth(expMonth), expYear(expYear), pin(pin)

  • 具有基本类型 + 1 个复杂类型作为成员的类:
    Account(std::string number, float amount, CreditCard creditCard) : number(number), amount(amount), creditCard(creditCard)

  • 一个类,其成员为基本类型 + 1 个复杂类型的集合: Client(std::string firstName, std::string lastName, std::vector<Account> accounts):firstName(firstName), lastName(lastName), accounts(accounts)

当我创建一个帐户时,我会这样做:

    CreditCard cc("12345",2,2015,1001);
    Account acc("asdasd",345, cc);

显然,在这种情况下信用卡将被复制两次。如果我将该构造函数重写为

Account(std::string number, float amount, CreditCard& creditCard) 
    : number(number)
    , amount(amount)
    , creditCard(creditCard)

会有一份。如果我将其重写为

Account(std::string number, float amount, CreditCard&& creditCard) 
    : number(number)
    , amount(amount)
    , creditCard(std::forward<CreditCard>(creditCard))

将有2个动作,没有副本。

我认为有时您可能想要复制一些参数,有时您不想在创建该对象时复制。
我来自 C#,习惯于引用,这对我来说有点奇怪,我认为每个参数应该有 2 个重载,但我知道我错了。
是否有任何关于如何在 C++ 中发送参数的最佳实践,因为我真的发现它,比方说,不是微不足道的。您将如何处理我上面介绍的示例?

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5 回答 5

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首先最重要的问题:

有没有关于如何在 C++ 中发送参数的最佳实践,因为我真的找到了,比如说,不是微不足道的

如果您的函数需要修改被传递的原始对象,以便在调用返回后,对该对象的修改将对调用者可见,那么您应该通过左值引用传递:

void foo(my_class& obj)
{
    // Modify obj here...
}

如果你的函数不需要修改原始对象,也不需要创建它的副本(换句话说,它只需要观察它的状态),那么你应该通过左值引用传递给const

void foo(my_class const& obj)
{
    // Observe obj here
}

这将允许您使用左值(左值是具有稳定标识的对象)和右值(右值是,例如temporaries或您将作为调用结果移动的对象)调用该函数std::move()

也有人可能会争辩说,对于基本类型或复制速度很快的类型,例如int,boolchar,如果函数只需要观察值,则不需要通过引用传递,并且应该优先考虑通过值传递。如果不需要引用语义,那是正确的,但是如果函数想要在某处存储指向同一个输入对象的指针,那么将来通过该指针读取将看到已在其他部分执行的值修改。代码?在这种情况下,通过引用传递是正确的解决方案。

如果您的函数不需要修改原始对象,但需要存储该对象的副本可能返回输入转换的结果而不更改输入),那么您可以考虑按值取

void foo(my_class obj) // One copy or one move here, but not working on
                       // the original object...
{
    // Working on obj...

    // Possibly move from obj if the result has to be stored somewhere...
}

调用上述函数在传递左值时总是会产生一份副本,而在传递右值时会产生一份移动。如果您的函数需要将此对象存储在某处,您可以从它执行额外的移动(例如,在这种情况下,foo()成员函数需要将值存储在数据成员中)。

如果移动对于 类型 的对象来说很昂贵my_class,那么您可以考虑重载foo()并为左值提供一个版本(接受对 的左值引用const)和为右值提供一个版本(接受右值引用):

// Overload for lvalues
void foo(my_class const& obj) // No copy, no move (just reference binding)
{
    my_class copyOfObj = obj; // Copy!
    // Working on copyOfObj...
}

// Overload for rvalues
void foo(my_class&& obj) // No copy, no move (just reference binding)
{
    my_class copyOfObj = std::move(obj); // Move! 
                                         // Notice, that invoking std::move() is 
                                         // necessary here, because obj is an
                                         // *lvalue*, even though its type is 
                                         // "rvalue reference to my_class".
    // Working on copyOfObj...
}

上面的函数非常相似,事实上,你可以用它做一个函数:foo()可以成为一个函数模板,你可以使用完美的转发来确定传递的对象的移动或副本是否将在内部生成:

template<typename C>
void foo(C&& obj) // No copy, no move (just reference binding)
//       ^^^
//       Beware, this is not always an rvalue reference! This will "magically"
//       resolve into my_class& if an lvalue is passed, and my_class&& if an
//       rvalue is passed
{
    my_class copyOfObj = std::forward<C>(obj); // Copy if lvalue, move if rvalue
    // Working on copyOfObj...
}

您可能想通过观看Scott Meyers 的演讲来了解有关此设计的更多信息(请注意,他使用的“通用参考”一词是非标准的)。

要记住的一件事是,这std::forward通常会导致右值的移动,所以即使它看起来相对无害,多次转发同一个对象可能是麻烦的根源——例如,从同一个对象移动两次!所以注意不要把它放在一个循环中,也不要在函数调用中多次转发同一个参数:

template<typename C>
void foo(C&& obj)
{
    bar(std::forward<C>(obj), std::forward<C>(obj)); // Dangerous!
}

另请注意,除非您有充分的理由,否则您通常不会求助于基于模板的解决方案,因为它会使您的代码更难阅读。通常,您应该专注于清晰和简单

以上只是简单的指导方针,但大多数时候它们会为您指明良好的设计决策。


关于您的帖子的其余部分:

如果我将其重写为 [...] 将有 2 个动作并且没有副本。

这是不正确的。首先,右值引用不能绑定到左值,因此只有在将类型的右值传递CreditCard给构造函数时才会编译。例如:

// Here you are passing a temporary (OK! temporaries are rvalues)
Account acc("asdasd",345, CreditCard("12345",2,2015,1001));

CreditCard cc("12345",2,2015,1001);
// Here you are passing the result of std::move (OK! that's also an rvalue)
Account acc("asdasd",345, std::move(cc));

但是,如果您尝试这样做,它将不起作用:

CreditCard cc("12345",2,2015,1001);
Account acc("asdasd",345, cc); // ERROR! cc is an lvalue

因为cc是左值,右值引用不能绑定到左值。此外,将引用绑定到对象时,不会执行任何移动:它只是一个引用绑定。因此,只会有一个动作。


因此,根据本答案第一部分提供的指导方针,如果您关心CreditCard按值获取时生成的移动次数,您可以定义两个构造函数重载,一个采用对const( CreditCard const&) 的左值引用,一个采用一个右值引用 ( CreditCard&&)。

重载解析将在传递左值时选择前者(在这种情况下,将执行一次复制),在传递右值时选择后者(在这种情况下,将执行一次移动)。

Account(std::string number, float amount, CreditCard const& creditCard) 
: number(number), amount(amount), creditCard(creditCard) // copy here
{ }

Account(std::string number, float amount, CreditCard&& creditCard) 
: number(number), amount(amount), creditCard(std::move(creditCard)) // move here
{ }

std::forward<>当您想要实现完美转发时,通常会看到您的使用。在这种情况下,您的构造函数实际上是一个构造函数模板,并且看起来或多或少如下

template<typename C>
Account(std::string number, float amount, C&& creditCard) 
: number(number), amount(amount), creditCard(std::forward<C>(creditCard)) { }

从某种意义上说,这将我之前展示的两个重载组合到一个函数中:C将推断为CreditCard&以防万一您传递左值,并且由于引用折叠规则,它将导致该函数被实例化:

Account(std::string number, float amount, CreditCard& creditCard) : 
number(num), amount(amount), creditCard(std::forward<CreditCard&>(creditCard)) 
{ }

如您所愿,这将导致 的复制构造。creditCard另一方面,当传递一个右值时,将推C导出为CreditCard,并且将实例化此函数:

Account(std::string number, float amount, CreditCard&& creditCard) : 
number(num), amount(amount), creditCard(std::forward<CreditCard>(creditCard)) 
{ }

这将导致 的移动构造creditCard这是您想要的(因为传递的值是一个右值,这意味着我们有权从它移动)。

于 2013-03-24T15:55:02.887 回答
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首先,让我更正一些细节。当您说以下内容时:

将有2个动作,没有副本。

那是错误的。绑定到右值引用不是一个动作。只有一个动作。

此外,因为CreditCard不是模板参数,std::forward<CreditCard>(creditCard)只是一种冗长的说法std::move(creditCard)

现在...

如果你的类型有“便宜”的动作,你可能只想让你的生活变得轻松,并以价值和“std::move顺”来对待一切。

Account(std::string number, float amount, CreditCard creditCard)
: number(std::move(number),
  amount(amount),
  creditCard(std::move(creditCard)) {}

当这种方法只能产生一个时,它会产生两个动作,但如果这些动作很便宜,它们可能是可以接受的。

当我们讨论这个“便宜的移动”问题时,我应该提醒你,std::string它通常是通过所谓的小字符串优化来实现的,所以它的移动可能不如复制一些指针那么便宜。像往常一样优化问题,是否重要是问你的分析器,而不是我。

如果你不想招致那些额外的动作怎么办?也许它们被证明太贵了,或者更糟糕的是,也许这些类型实际上无法移动,并且您可能会产生额外的副本。

如果只有一个有问题的参数,您可以提供两个重载, withT const&T&&。这将一直绑定引用,直到发生复制或移动的实际成员初始化。

但是,如果您有多个参数,则会导致重载数量呈指数级增长。

这是一个可以通过完美转发来解决的问题。这意味着您改为编写模板,并使用std::forward将参数的值类别作为成员携带到它们的最终目的地。

template <typename TString, typename TCreditCard>
Account(TString&& number, float amount, TCreditCard&& creditCard)
: number(std::forward<TString>(number),
  amount(amount),
  creditCard(std::forward<TCreditCard>(creditCard)) {}
于 2013-03-24T16:04:16.693 回答
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首先,std::string是一个相当庞大的类类型,就像std::vector. 这当然不是原始的。

如果您将任何大型可移动类型按值放入构造函数中,我会将std::move它们放入成员中:

CreditCard(std::string number, float amount, CreditCard creditCard)
  : number(std::move(number)), amount(amount), creditCard(std::move(creditCard))
{ }

这正是我建议实现构造函数的方式。它导致成员numbercreditCard被移动构造,而不是复制构造。当您使用此构造函数时,将有一个副本(或移动,如果是临时的),因为对象被传递到构造函数,然后在初始化成员时移动一个。

现在让我们考虑这个构造函数:

Account(std::string number, float amount, CreditCard& creditCard)
  : number(number), amount(amount), creditCard(creditCard)

你是对的,这将涉及 的一个副本creditCard,因为它首先通过引用传递给构造函数。但是现在你不能将const对象传递给构造函数(因为引用是 non- const)并且你不能传递临时对象。例如,您不能这样做:

Account account("something", 10.0f, CreditCard("12345",2,2015,1001));

现在让我们考虑:

Account(std::string number, float amount, CreditCard&& creditCard)
  : number(number), amount(amount), creditCard(std::forward<CreditCard>(creditCard))

在这里,您展示了对右值引用和std::forward. std::forward只有当您转发的对象被声明T&&为某种推导类型 时,您才应该真正使用它T。这里CreditCard没有推导出来(我假设),因此std::forward错误使用了。查找通用参考

于 2013-03-24T15:54:33.750 回答
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对我来说最重要的事情有点不清楚:传递参数。

  • 如果要修改函数/方法内部传递的变量
    • 你通过引用传递它
    • 您将其作为指针传递 (*)
  • 如果要读取函数/方法内部传递的值/变量
    • 你通过 const 引用传递它
  • 如果要修改函数/方法内部传递的值
    • 通常通过复制对象来传递它(**)

(*)指针可能指的是动态分配的内存,因此在可能的情况下,您应该更喜欢引用而不是指针,即使引用最终通常实现为指针。

(**) “通常”是指通过复制构造函数(如果您传递与参数相同类型的对象)或通过普通构造函数(如果您传递类的兼容类型)。例如,当您将对象传递为时myMethod(std::string),如果将 an 传递给它,则将使用复制构造函数std::string,因此您必须确保存在一个。

于 2013-03-24T15:57:25.537 回答
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对于一般情况,我使用了一个非常简单的规则:对 POD (int, bool, double,...) 使用 copy,对其他所有内容使用 const & ...

想要复制与否,不是由方法签名来回答,而是更多地取决于你对参数所做的事情。

struct A {
  A(const std::string& aValue, const std::string& another) 
    : copiedValue(aValue), justARef(another) {}
  std::string copiedValue;
  const std::string& justARef; 
};

指针精度:我几乎从未使用过它们。唯一优于 & 的是它们可以为空或重新分配。

于 2013-03-24T15:57:35.757 回答