CppCoreGuidelines F.16 入参：复制成本低的用值传递；其他用 const 引用

25 April 2022

F.16: For “in” parameters, pass cheaply-copied types by value and others by reference to const

理由

值拷贝传递参数和 const 引用传递参数都表明函数不会修改参数，这样，就允许用右值初始化这些参数。

所谓的“复制成本低”，是与机器的体系架构相关的。一般 2 到 3 word 的数据（双精度浮点值，指针，引用）是通过值传递。对于几个 word 的小对象，因为无需间接访问，值传递也比引用传递速度快。

例子

void f1(const string& s);  // OK: pass by reference to const; always cheap
void f3(int x);            // OK: Unbeatable

例子

void f2(string s);         // bad: potentially expensive
void f4(const int& x);     // bad: overhead on access

什么情况需要用右值传递“只读入参”呢？

如果函数任何情况下都会移动参数，用右值引用&&。详见 F.18
如果函数保留一份参数副本的话，除了可以用const&进行左值传递；也可以重载函数，接收&&右值引用，并在函数体内通过std::move“移动”到目的地。事实上，std::move并不能移动任何东西，其功能是将一个左值强制转化为右值引用，继而可以通过右值引用使用该值。从实现上讲， std::move 基本等同于一个类型转换：static_cast<T&&>(lvalue);详见 F.18
一些特殊情况，如多个“输入+复制”参数，考虑使用完美转发 std::forward<Args>(args) 。详见 F.19

例子

int multiply(int, int); // just input ints, pass by value

// suffix is input-only but not as cheap as an int, pass by const&
string& concatenate(string&, const string& suffix);

void sink(unique_ptr<widget>);  // input only, and moves ownership of the widget

避免深奥的技巧，比如：

为了提高执行效率使用T&&传递参数。大部分关于&&的性能优势都是错的，不可靠的。（详见 F.18 F.19）
通过const T&返回。（详见 F.47）

例子

假设 Matrix 有移动操作（比如把元素保留在std::vector）：

Matrix operator+(const Matrix& a, const Matrix& b)
{
    Matrix res;
    // ... fill res with the sum ...
    return res;
}

Matrix x = m1 + m2;  // move constructor

y = m3 + m3;         // move assignment

注意

我们可以假定一个引用肯定指向了一个有效的对象，语言层面不存在空引用的情况。如果需要表达一个值可能为空，请使用指针。另外std::optional也能用来表示“没有数值”的情况。

强化

（简单）（基础）值的空间大于2 * sizeof(void*)却通过值传递时，警告。建议使用const&常量引用。
（简单）（基础）值的空间小于2 * sizeof(void*)却通过常量引用传递时，警告。建议使用值传递。
（简单）（基础）当参数通过常量引用传递，却被移动了，警告。

例外

如果要表达共享所有权的情况，可以用shared_ptr类型。

programming 56

CppCoreGuidelines 474