c++ - 按值、引用和右值传递字符串

Question

我只是比较将字符串传递给函数的性能。 benchmark results很有趣。

这是我的代码:

void add(std::string msg)
{
    msg += "world";
}

void addRvalue(std::string&& msg)
{
    msg += "world";
}

void addRef(std::string& msg)
{
    msg += "world";
}

void StringCreation() {
    add(std::string("hello "));
}

void StringCopy() {
    std::string msg("hello ");
    add(msg);
}

void StringMove() {
    std::string msg("hello ");
    add(std::move(msg));
}

void StringRvalue() {
    std::string msg("hello ");
    addRvalue(std::move(msg));
}

void StringReference() {
    std::string msg("hello ");
    addRef(msg);
}

StringCreation()、StringRvalue() 和 StringReference() 是等价的。我很惊讶 StringMove() 的性能最低 - 比涉及拷贝的按值传递还差。

在调用 StringMove() 时，调用 StringMove() 涉及一个移动构造函数，在调用 add() 时，后面跟着一个复制构造函数，我的想法是否正确？它不只是涉及一个移动构造函数吗？我认为移动构造对于字符串来说很便宜。

更新

我增加了传递给 add() 的字符串的长度，这确实有所不同。现在 StringMove() 只比 StringCreation 和 StringReference 慢 1.1 倍。 StringCopy 现在是最差的，这是我所预料的。

这是新的 benchmark results .

所以 StringMove 毕竟不涉及复制 - 仅适用于小字符串。

Answer 1

让我们分析您的代码并假设长字符串(未应用 SSO):

void add(std::string msg) {
   msg += "world";
}

void StringCreation() {
   add(std::string("hello "));
}

这里，首先调用来自字符串文字的转换构造函数 (ConvC) 来初始化临时std::string("hello ")。然后，移动构造函数 (MC) 使用这个临时值(右值)来初始化参数 msg。然而，后者很可能被复制省略优化掉了。最后，运算符 += 被调用。底线:1x ConvC 和 1x +=。

void StringCopy() {
   std::string msg("hello ");
   add(msg);
}

这里，参数 msg 被左值复制初始化(通过复制构造函数 - CC)参数 msg。底线:1x ConvC、1x CC 和 1x +=。对于长字符串，这是最慢的版本，因为复制涉及动态内存分配(唯一的情况)。

void StringMove() {
   std::string msg("hello ");
   add(std::move(msg));
}

为什么这比 StringCreation 慢？仅仅是因为有一个额外的 MC 涉及初始化参数 msg。它不能被省略，因为对象 msg 在调用 add 之后仍然存在。只是它被移走了。底线:1x ConvC、1x MC、1x +=。

void addRef(std::string& msg) {
   msg += "world";
}

void StringReference() {
   std::string msg("hello ");
   addRef(msg);
}

这里，运算符+= 应用于引用的对象，因此没有理由进行任何复制/移动。底线:1x ConvC，1x +=。与 StringCreation 的时间相同。

void addRvalue(std::string&& msg) {
   msg += "world";
}

void StringRvalue() {
   std::string msg("hello ");
   addRvalue(std::move(msg));
}

对于 Clang，时间与 StringReference 相同。使用 GCC，时间与 StringMove 相同。事实上，我暂时没有对这种行为的解释。 (在我看来，GCC 正在创建一些由 MC 初始化的额外临时文件。但是，我不知道为什么。)