c++ - 如何正确传递参数？

Question

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还不清楚:传递参数。

我考虑了这些简单的例子:

一个拥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)

一个具有原始类型 + 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，其成员为原始类型 + 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个移动，没有拷贝。

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。
有没有关于如何在 C++ 中发送参数的最佳实践，因为我真的发现它，让我们说，不是微不足道的。你会如何处理我上面提到的例子？

Answer 1

首先是最重要的问题:

Are there any best practices of how to send parameters in C++ because I really find it, let's say, not trivial

如果您的函数需要 修改 传递的原始对象，以便在调用返回后，调用者可以看到对该对象的修改，然后您应该传递 左值引用 :

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

如果您的函数 不需要修改原对象，也不需要创建拷贝 (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 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(例如，右值是临时对象或您将要移动的对象作为调用 std::move() 的结果)调用该函数。

人们也可能会争辩说 用于基本类型或复制速度快的类型 ，例如 int , bool , 或 char ，如果函数只需要观察值就不需要传引用， 通过值(value)传递应该受到青睐 .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，以便将来读取该指针将看到在其他部分执行的值修改呢？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拷贝 (可能在不改变输入的情况下返回输入转换的结果)，那么你可以考虑 按值(value)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拷贝，而在传递右值时总是会产生一次移动。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 foo() 是 a member function that needs to store the value in a data member 的情况下)。

万一搬家很贵对于 my_class 类型的对象，那么你可以考虑重载 foo()并为左值提供一个版本(接受对 const 的左值引用)和一个用于右值的版本(接受一个右值引用):

// 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，你可以用它来制作一个函数: foo()可以成为一个函数模板，你可以使用 完美转发用于确定传递的对象的移动或拷贝是否将在内部生成:

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 this talk by Scott Meyers 了解有关此设计的更多信息(请注意他使用的术语“通用引用文献”是非标准的)。

要记住的一件事是 std::forward通常最终会移动到右值，所以即使它看起来相对无害，多次转发同一个对象可能会带来麻烦——例如，从同一个对象移动两次!所以小心不要把它放在循环中，也不要在函数调用中多次转发相同的参数:

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，但在大多数情况下，它们会为您指明良好的设计决策。

关于您帖子的其余部分:

If i rewrite it as [...] there will be 2 moves and no copy.

这是不正确的。首先，右值引用不能绑定(bind)到左值，所以这只会在您传递类型为 CreditCard 的右值时编译。给你的构造函数。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，它将无法正常工作:

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(bind)到左值。此外， 将引用绑定(bind)到对象时，不执行任何移动 : 这只是一个引用绑定(bind)。因此，只会有一个 Action 。

因此，根据本答案第一部分中提供的指导方针，如果您担心采取 CreditCard 时产生的移动次数。按值，您可以定义两个构造函数重载，一个采用对 const 的左值引用。 ( CreditCard const& ) 和一个采用右值引用 ( CreditCard&& )。

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

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
{ }

您对 std::forward<> 的使用当您想要实现完美转发时通常会看到。在这种情况下，您的构造函数实际上是一个构造函数模板，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合并为一个函数: C将被推导出为 CreditCard&如果您正在传递一个左值，并且由于引用折叠规则，它将导致此函数被实例化:

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

这将导致 creditCard 的复制构造，如您所愿。另一方面，当传递右值时， C将被推导出为 CreditCard , 而这个函数将被实例化:

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

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