int vs const int&

W C++ Bardzo często jest to, co uważam za anty-wzorzec, który używa const T& jako inteligentnego sposobu mówienia T podczas radzenia sobie z parametrami. Jednak wartość i odniesienie (bez względu na to, czy const czy nie) to dwie zupełnie różne rzeczy i zawsze i ślepo używanie odniesień zamiast wartości może prowadzić do subtelnych błędów.

Powodem jest to, że mając do czynienia z odniesieniami należy wziąć pod uwagę dwie kwestie, które nie występują z wartościami: lifetime i aliasing.

Jako przykład jednym z miejsc, gdzie ten anty-wzorzec jest stosowany jest sama biblioteka standardowa, gdzie std::vector<T>::push_back przyjmuje jako parametr a const T& zamiast wartości i może to być na przykład w kodzie jak:

std::vector<T> v;
...
if (v.size())
    v.push_back(v[0]); // Add first element also as last element

Ten kod jest tykającą bombą, ponieważ std::vector::push_back chce referencji const, ale wykonanie push_back może wymagać realokacji, a jeśli tak się stanie, oznacza to, że po realokacji otrzymane referencje nie będą już ważne ( lifetime issue) I wchodzisz w sferę nieokreślonego zachowania.

Problemy z aliasingiem są również źródłem subtelnych problemów, jeśli zamiast wartości używane są odwołania const. Zostałem ugryziony np. przez taki kod:

struct P2d
{ 
    double x, y;
    P2d(double x, double y) : x(x), y(y) {}
    P2d& operator+=(const P2d& p) { x+=p.x; y+=p.y; return *this; }
    P2d& operator-=(const P2d& p) { x-=p.x; y-=p.y; return *this; }
};

struct Rect
{
    P2d tl, br;
    Rect(const P2d& tl, const P2d& br) : tl(tl), bt(br) {}
    Rect& operator+=(const P2d& p) { tl+=p; br+=p; return *this; }
    Rect& operator-=(const P2d& p) { tl-=p; br-=p; return *this; }
};

Kod wydaje się na pierwszy rzut oka dość bezpieczny, P2d jest dwuwymiarowym punktem, Rect jest prostokątem, a dodawanie / odejmowanie punktu oznacza tłumaczenie prostokąta.

Jeśli jednak przetłumaczyć prostokąt z powrotem w źródle ty write myrect -= myrect.tl; kod nie będzie działał, ponieważ operator tłumaczenia został zdefiniowany akceptując odniesienie ,które (w tym przypadku) odnosi się do członka tej samej instancji.

Oznacza to, że po zaktualizowaniu topleft z tl -= p; topleft będzie (0, 0) tak jak powinien, ale również p stanie się w tym samym czasie (0, 0) ponieważ p jest tylko odniesieniem do lewego górnego członu, więc aktualizacja prawego dolnego rogu nie będzie działać, ponieważ przetłumaczy go przez (0, 0) stąd w zasadzie nic.

Proszę nie dać się nabrać na myślenie, że Referencja const jest jak wartość ze względu na słowo const. To słowo istnieje tylko po to, aby spowodować błędy kompilacji, jeśli spróbujesz zmienić obiekt odniesienia używając tego odniesienia , ale nie oznacza to, że obiekt odniesienia jest stały. W szczególności obiekt, do którego odwołuje się const ref, może się zmieniać (np. z powodu aliasingu) i może nawet przestać istnieć, gdy go używasz ( lifetime issue).

W const T& Słowo const wyraża właściwość referencji, a nie obiektu odniesienia: jest to właściwość, która uniemożliwia użycie jej do zmiany obiektu. Prawdopodobnie readonly byłaby lepsza nazwa, ponieważ const mA IMO psychologiczny efekt popychania idei, że obiekt będzie stały podczas korzystania z odniesienia.

Można oczywiście uzyskać imponujące przyspiesza poprzez użycie referencji zamiast kopiowania wartości, szczególnie dla dużych klas. Ale zawsze powinieneś myśleć o aliasingu i problemach z czasem życia, gdy używasz referencji, ponieważ pod osłoną są tylko wskaźnikami do innych danych. W przypadku "natywnych" typów danych (int, doubles, pointers) odwołania będą jednak w rzeczywistości wolniejsze niż wartości i nie ma nic do zyskania w ich użyciu zamiast wartości.

Również odniesienie const będzie zawsze oznaczać problemy dla optymalizatora jako kompilator zmuszony jest popadać w paranoję i za każdym razem, gdy jakiś nieznany kod jest wykonywany, musi zakładać, że wszystkie odwołujące się obiekty mogą mieć teraz inną wartość (const dla odniesienia nie znaczy absolutnie nic dla optymalizatora; to słowo jest tam tylko po to, aby pomóc programistom - osobiście nie jestem pewien, czy to taka duża pomoc, ale to już inna historia).