c++ - 当参数作为右值传递时完美转发避免复制？

Question

我正在阅读 Scott 的书 effective modern c++。在项目 26 中，有一个我在 Wandbox 上写的例子:https://wandbox.org/permlink/6DKoDqg4jAjA9ZTB

我想验证好代码比坏代码好多少。然而，性能比较并不是我所期望的，即使是好的也比坏的慢。我不知道出了什么问题。

为了防止wandbox的代码消失，这里是代码:

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <cstdlib>
#include <set>
#include <string>

using namespace std;

std::multiset<std::string> names;

void bad_logAndAdd(const std::string& name) {
    auto now = std::chrono::system_clock::now();
    names.emplace(name);
}
template <typename T>
void good_logAndAdd(T&& name) {
    auto now = std::chrono::system_clock::now();
    names.emplace(std::forward<T>(name));
}

void bad() {
    for (int i=0; i<1000000; i++) {
        string petname("cs");
        bad_logAndAdd(petname);
        bad_logAndAdd(std::string("abc")); 
        bad_logAndAdd("dog"); 
    }

}

void good() {
    for (int i=0; i<1000000; i++) {
        string petname("cs");
        good_logAndAdd(petname); 
        good_logAndAdd(std::string("abc")); 
        good_logAndAdd("dog");
    }

}

int main()
{
    auto begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    bad();
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end-begin).count() << std::endl;

    auto begin2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    good();
    auto end2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end2-begin2).count() << std::endl;
}

Answer 1

有几件事使行为差异难以察觉。

1. 大部分时间花在 auto now = std::chrono::system_clock::now();,
2. 大量时间花在内存分配上(名字都存起来了)，
3. 在对 logAndAdd() 的三个调用中，只有两个可以从移动中受益(petname 不可隐式移动)，
4. 小字符串不会从移动中受益。

我试图重写(下面)OP 的代码，以尽量减少这些事情的影响。

1. 删除每次插入时对 now() 的调用，
2. 更喜欢大量中等大小的分配，而不是大量分配，并考虑进行预热以避免第一次分配的惩罚，
3. 只使用可以从复制/移动差异中获益的调用，
4. 使字符串更长，以使其拷贝成本更高。

在这些情况下，我发现两种解决方案(gcc 9.1、linux)之间存在明显差异。

bad: 1.23
good: 1.01

我希望生成的代码与问题中的预期相差不大。

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <cstdlib>
#include <set>
#include <string>

std::multiset<std::string> bad_names;
std::multiset<std::string> good_names;

void bad_logAndAdd(const std::string& name) {
    // auto now = std::chrono::system_clock::now();
    bad_names.emplace(name);
}
template <typename T>
void good_logAndAdd(T&& name) {
    // auto now = std::chrono::system_clock::now();
    good_names.emplace(std::forward<T>(name));
}

void bad() {
    for (int i=0; i<2000; i++) {
        // std::string petname("cs_that_have_been_made_much_longer_in_order_to_prevent_small_string_optimisation_that_makes_copy_and_move_very_similar");
        // bad_logAndAdd(petname);
        bad_logAndAdd(std::string("abc_that_have_been_made_much_longer_in_order_to_prevent_small_string_optimisation_that_makes_copy_and_move_very_similar")); 
        bad_logAndAdd("dog_that_have_been_made_much_longer_in_order_to_prevent_small_string_optimisation_that_makes_copy_and_move_very_similar"); 
    }

}

void good() {
    for (int i=0; i<2000; i++) {
        // std::string petname("cs_that_have_been_made_much_longer_in_order_to_prevent_small_string_optimisation_that_makes_copy_and_move_very_similar");
        // good_logAndAdd(petname); 
        good_logAndAdd(std::string("abc_that_have_been_made_much_longer_in_order_to_prevent_small_string_optimisation_that_makes_copy_and_move_very_similar")); 
        good_logAndAdd("dog_that_have_been_made_much_longer_in_order_to_prevent_small_string_optimisation_that_makes_copy_and_move_very_similar");
    }

}

int main()
{
    auto bad_time=std::chrono::high_resolution_clock::duration{};
    auto good_time=std::chrono::high_resolution_clock::duration{};
    for(auto iter=0; iter<1000; ++iter)
    {
      bad_names={};
      auto begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
      bad();
      auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
      good_names={};
      auto begin2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
      good();
      auto end2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
      if(iter!=0) // ignore warmup
      {
        bad_time+=end-begin;
        good_time+=end2-begin2;
      }
    }
    std::cout << "bad: " << 1e-3*double(std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(bad_time).count()) << '\n';
    std::cout << "good: " << 1e-3*double(std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(good_time).count()) << '\n';
    return 0;
}