Guru of the Week 条款27：转呼叫函数

GotW#27 转呼叫函数（Forwarding Functions）

难度：3 / 10

怎样将转呼叫函数写得最好？原本答案很简单，但我们已经知道C++语言近来发生了微妙的变化。

问题

转呼叫函数对于将任务传递给其它函数或对象时很有用，尤其当它们被设计得很高效时。

评论一下下面这个转呼叫函数。你试图修改它吗？如果是的话，怎么来？

    // file f.cpp

    #include "f.h"

    /*...*/

    bool f( X x ) {

        return g( x );

    }

（说明：本次GotW的目的之一是阐明在July [1997]于London加入到C++语言中的一个微妙改进所造成的后果。）

解答

转呼叫函数对于将任务传递给其它函数或对象时很有用，尤其当它们被设计得很高效时。

关键点是：效率。

评论一下下面这个转呼叫函数。你试图修改它吗？如果是的话，怎么来？

    // file f.cpp

    #include "f.h"

    /*...*/

    bool f( X x ) {

        return g( x );

    }

有两个主要改进可使得这个函数更高效。第一个应该总被采用，第二个需要权衡。

1.传参时使用传const的引用代替传值

“这不会造成混乱吗？”你可能会问。不，它不会，至少在这种情况下。直到最近，C++语言才规定：因为编译器可以确保参数x除了被传递给g()外没有被其它地方使用，编译器可以将x完全优化掉。例如，这样的代码：

    X my_x;

    f( my_x );

编译器可以：

a)产生一个my_x的拷贝供f()使用（就是f()的代码体中的形参x），然后将这个拷贝传给g()；或者

b)直接将my_x传给g()而不生成拷贝，因为它注意到这个额外的拷贝除了作g()的参数外根本没被使用。

后者更高效，不是吗？这是编译器试图作的优化，不是吗？

是的，是的，但只到July 1997的London会议。在那次会议上，“限制编译器作这种取消额外拷贝的优化”的提案得到了更多的支持。〖注1〗编译器唯一可以取消额外拷贝构造的地方是“返回值优化”（在你的C++宝典中查询细节吧）和“临时对象”。

这意味着，象f这样的转呼叫函数，编译器被要求产生两份拷贝。既然我们（作为f的作者）知道这个额外的拷贝不是必须的，我们应该按照通常的办法将x申明为const X&型的参数。

（注意：如果我们一直就是这么做的，而不是依赖于知道编译器被允许做些什么，那么，这个规则的变化不会对我们造成任何影响。这就是一个“简单就是美”例子－－尽可能避开语言的细枝末节，别耍小聪明。）

2.函数内联

这个需要权衡。要之，默认将所有函数都实现为外联，有选择地将确实需要内联以提高效率的函数实现为内联。

当你将函数内联时，积极面是你避免了对f函数的调用的额外开销。

消极面是内联f暴露了f的实现，并使得用户的代码依赖于此实现，当f被改变时，所有的用户代码都必须被重编译。更严重的是，用户代码现在至少需要知道函数g()的原型，这有点恶心，因为用户根本没有直接调用函数g，原本可以根本不需要知道它的原型的（至少，从我们的例子上，是这样的）。于是，如果g()自己发生了变化，接受其它类型的其它参数时，用户的代码将变得也需要知道这些类型的申明。

内联和非内联都可以。必须在优缺点间进行权衡，取决于f现在是怎样被使用的以及使用的广泛程度，和将来可能变为怎样被使用的以及使用的广泛程度。

GotW给出的代码规范：

l         传参时，用传const的引用来代替传值

l         避免函数内联，除非profiler告诉你有这个必要（程序员在猜测效能瓶颈点方面是很不准的）

 

注1：这个改进是必要的，它避免了编译器未经允许地省略拷贝构造时带来问题，尤其当拷贝构造有副作用时。很多时候，代码需要计算对象的拷贝数目。