使用 std::set 和 shared_ptr 优化 C++ 代码 [关闭]答案

【问题标题】：Optimizing C++ code with std::set and shared_ptr [closed]使用 std::set 和 shared_ptr 优化 C++ 代码 [关闭]
【发布时间】：2021-09-15 00:00:40
【问题描述】：

我们的老师正在教我们一些优化技术，为此她给了我们以下 C++ 代码进行优化。

还有一点是Add函数重载，我想优化它，但我认为它的工作正常。

所以我很困惑，我还能在哪里优化？

【问题讨论】：

优化什么？速度、内存、可读性，还有什么？
顺便说一句，您的emplace 并不比push 好，您仍然是首先创建元素，然后将其移动到向量。 emplace 的真正强大之处在于您不传递元素，而只传递可用于在适当位置构造它的参数
hm...我要说的是在某种程度上反对 C++ 的教义，并且在很多情况下会让人生气 :D ....但是在您的代码中使用 shared_ptr 是没有必要的。您可以使用非托管指针实现相同的代码，从而节省速度和空间。正如我所说，我有时会在这样的代码中使用非托管指针。
@Afshin 异常安全是您无法通过手动管理的原始指针轻松获得的。智能指针不仅仅是不要忘记delete
我的建议是始终尝试使用std::unique_ptr，并且仅在绝对必要时才使用std::shared_ptr（可能接近从不）。并且只使用 原始指针 作为非拥有指针。如果你需要一个容器的东西，使用std::vector<Thing>，如果东西是多态的std::vector<std::unique_ptr<Thing>>。

标签： c++ visual-c++ c++17

【解决方案1】：

FStructA 和 FStructB 共享一个共同成员 Key，因此不妨考虑将其移至它们都派生自的基类。

在处理多态类型时，基类几乎总是需要virtual 析构函数，以便在通过基类指针销毁对象时正确调用派生构造函数。这在使用智能指针时尤其重要，例如在多态对象的容器中，正如这段代码所做的那样。

struct 成员默认为public，struct 派生自另一个struct，默认使用public 继承，因此明确声明FStructA 和FStructB 从@ 继承publicly 987654333@ 是多余的。

使用override 时，无需再次指定virtual。 override 就其本质而言意味着 virtual。

避免将new 与智能指针构造函数一起使用。请改用 std::make_...() 函数 - std::make_unique() 用于 std::unique_ptr，std::make_shared() 用于 std::shared_ptr()。

重载的Add() 方法可以合并为一个模板方法。

emplace_back() 在处理（智能）指针时与push_back() 相同，尤其是对于必须在容器外部构造的多态类型。仅当容器本身能够直接构造元素时，使用emplace_back() 而不是push_back() 才有意义，然后您只需给emplace_back() 构造函数参数。但在这段代码中并非如此。

在您的range-for 循环中，您将获取DataElement 按值，这将在DataElements 中复制每个shared_ptr，从而随着它们的引用计数递增和递减进入和离开范围。虽然这很好，但这是不必要的开销。您应该参考DataElement。事实上，在迭代任何容器时，您通常应该使用引用，除非您确实需要副本，或者制作副本的开销可以忽略不计（即，对于普通类型）。

在声明变量时尽可能考虑使用auto，尤其是在处理模板类型时。这在range-for 循环中特别有用。

不要将static_cast 与shared_ptr 的原始指针一起使用，而是使用static_pointer_cast 来维护正确的共享所有权语义。

不要不必要地复制对象。您正在取消引用 static_cast 的结果，然后制作对象的副本，然后您正在处理副本，而不是原始文件。这有时很有用，但这段代码不是其中之一。使用指针或引用来避免复制。

除非确实需要，否则不要将基类转换为派生类。如果你有多态类型（就像这段代码一样），尽可能使用多态行为（即虚方法）。正确的多态处理逻辑不应该关心它在操作什么类型。

当std::unique_ptr 足够时不要使用std::shared_ptr。 std::shared_ptr 有std::unique_ptr 没有的开销（引用计数、控制块等）。共享所有权有其用途，但此代码没有展示它们。

话虽如此，请尝试更多类似的东西：

struct IStruct
{
    std::string Key;
    virtual ~IStruct() = default;
    //virtual bool GetType() const = 0;
    virtual void Process() = 0;
};

struct FStructA : IStruct
{
    int IntData;

    /*
    bool GetType() const override
    {
        return true;
    }
    */

    void Process() override
    {
        // Process A
    }
};

struct FStructB : IStruct
{
    float FloatData;

    /*
    bool GetType() const override
    {
        return false;
    }
    */

    void Process() override
    {
        // Process B
    }
};

class SomeSystem
{
public:
    template<typename T, typename... Args>
    void Add(Args&&... args)
    {
        DataElements.push_back(/*std::make_shared*/std::make_unique<T>(std::forward<Args>(args)...));
    }

    void Process()
    {
        for (auto &DataElement : DataElements)
        {
            /*
            if (DataElement->GetType())
            {
                auto StructA = static_pointer_cast<FStructA>(DataElement);
                // Process A
            }
            else
            {
                auto StructB = static_pointer_cast<FStructB>(DataElement);
                // Process B
            }
            */

            DataElement->Process();
        }
    }

private:
    std::vector</*std::shared_ptr*/std::unique_ptr<IStruct>> DataElements;
};

int main()
{
    SomeSystem system;
    system.Add<FStructA>(...params as needed...);
    system.Add<FStructB>(...params as needed...);
    system.Process();
}

【讨论】：