模板通过值或常量引用传递或...？答案

【问题标题】：template pass by value or const reference or...?模板通过值或常量引用传递或...？
【发布时间】：2011-06-20 02:24:24
【问题描述】：

我可以这样写一个模板函数

template<class T> void f(T x) {…}

或者这样

template<class T> void f(T const& x) {…}

我猜第二个选项可能更优化，因为它明确地避免了复制，但我怀疑它对于某些特定类型T（例如仿函数？）也可能失败。那么，什么时候应该使用第一个选项，什么时候使用第二个呢？还有这个boost::call_traits<T>::param_type 和boost::reference_wrapper 在我的previous question 的答案中，但人们不会到处使用它们，是吗？这有经验法则吗？谢谢。

【问题讨论】：

冒着看起来很愚蠢的风险，我必须问：函子怎么会失败？
@Beta：这是一个随机猜测。如果有人能解释在哪些情况下它实际上会失败，我会很感兴趣。
你想要达到什么目的？这取决于f中的内部代码。
@David Rodríguez - dribeas：这是一个更普遍的问题

标签： c++ templates pass-by-reference pass-by-value

【解决方案1】：

这有经验法则吗？

适用于何时使用按引用传递和按值传递的相同一般规则。

如果您希望T 始终是数字类型或复制起来非常便宜的类型，那么您可以按值获取参数。如果您无论如何要将参数复制到函数中的局部变量中，那么您应该将其按值传递给help the compiler elide copies that don't really need to be made.

否则，通过引用获取参数。对于复制成本较低的类型，它可能会更昂贵，但对于其他类型，它会更快。如果您发现这是一个性能热点，您可以为不同类型的参数重载该函数，并为每个参数做正确的事情。

【讨论】：

那么根本就没有模板特定的问题吗？
@7vies: 不是真的；唯一的“问题”是，您必须决定要使用模板的类型组，而不是只考虑一种类型。
@James McNellis：我想有时你无法决定这一点，例如 STL 会按值接受函子，而可能有一个“重状态”函子，那将是低效的。在这种情况下应该使用 boost::call_traits<T>::param_type，还是像 STL 那样坚持按值传递？
@7vies: boost::call_traits 不会帮助你，因为param_type 是任何用户定义类型（因此也是所有类类型）的常量引用。 STL 中的假设是函数对象的复制成本很低；如果您有一个复制成本高的函数对象，那么“正确的解决方案”是尽可能降低复制成本，或者编写一个包装器以降低复制成本。
@James McNellis：我假设（尽管从未尝试过）如果应该按值传递，您可以为您的类型专门化该特征。

【解决方案2】：

我怀疑某些特定类型也可能失败

通过引用到常量传递是唯一“永不”失败的传递机制。它对T 没有任何要求，它接受左值和右值作为参数，并且允许隐式转换。

【讨论】：

【解决方案3】：

你不应该唤醒死者，但会遇到类似的问题，这里有一些示例代码，展示了如何使用 C++11s 类型特征来推断参数应该按值传递还是按引用传递：

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename key_type>
class example
{
    using parameter_type = typename std::conditional<std::is_fundamental<key_type>::value, key_type, key_type&>::type;

 public:
  void function(parameter_type param)
  {
      if (std::is_reference<parameter_type>::value)
      {
          std::cout << "passed by reference" << std::endl;
      } else {
          std::cout << "passed by value" << std::endl;
      }
  }
};

struct non_fundamental_type
{
    int one;
    char * two;
};

int main()
{
  int one = 1;
  non_fundamental_type nft;

  example<int>().function(one);
  example<non_fundamental_type>().function(nft);

  return 0;
}

希望它可以帮助其他有类似问题的人。

【讨论】：

【解决方案4】：

除了 James McNellis 写的内容之外，我只想补充一点，您可以针对引用类型专门化您的模板 (for example like this)

【讨论】：

【解决方案5】：

boost::traits 有一个类型特征，可以根据 T 选择“最佳”类型：

call_traits<T>::param_type

如前所述，不存在特定于模板的问题。

【讨论】：

在这种情况下，通常编译器无法推断出模板参数（这是特定于模板的问题）。