有效地初始化const std :: vector类成员

Question

假设我正在尝试创建“不可变的”类对象（即，成员变量使用const定义）。 因此，当调用构造函数时，我当前调用单独的init函数来初始化类成员。 但结果似乎出现了许多新的矢量创建和矢量复制过程。

如果成员不是const ，则可以在构造函数的{ }部分中执行初始化，然后直接写入values （我认为这样会更有效）。 但这是不可能的。

有没有更好/更干净/更有效的方法来设计不可变类的构造？

#include <vector>

class Data
{
public:
    const std::vector<int> values;

    Data(unsigned int size, int other) : values(init(size, other)) { }
    Data(const std::vector<int>& other) : values(init(other)) { }

private:
    std::vector<int> init(unsigned int size, int other) {
        std::vector<int> myVector(size);

        for (unsigned int i = 0; i < size; ++i)
            myVector[i] = other * i;

        return myVector;
    }

    std::vector<int> init(const std::vector<int>& other) {
        std::vector<int> myVector(other);

        for (unsigned int i = 0; i < other.size(); ++i)
            myVector[i] *= myVector[i] - 1;

        return myVector;
    }
};

int main() {
    Data myData1(5, 3);         // gives {0, 3, 6, 9, 12}
    Data myData2({2, 5, 9});    // gives {2, 20, 72}

    return 0;
}

Answer 1

您当前的设计非常好。 初始化发生在构造函数的成员初始化列表中，因此它将在最坏的情况下触发移动（无论如何对于矢量来说都是很便宜的）， 而在最佳状态下触发NRVO 。

NRVO被称为返回值优化 。 当函数返回具有自动存储持续时间的命名变量时，允许编译器取消复制/移动。 但是请注意，即使在省略的情况下，复制/移动构造函数仍然需要可用。 这是一个概括这个概念的虚拟示例：

SomeType foo() { // Return by value, no ref
    SomeType some_var = ...; // some_var is a named variable
                             // with automatic storage duration
    do_stuff_with(var);
    return some_var; // NRVO can happen
}

（您的init函数遵循该模式。）

在C ++ 17中，根据init函数的形状，您甚至可以从这种情况下受益于保证的复制省略。 您可以在其他SO答案中找到有关此内容的更多信息。

注意：由于您已标记问题c ++ 11，因此我认为移动语义可用。

Answer 2

你说

似乎有很多新的向量创建和向量复制正在进行中。

但是我不确定。 相反，我希望在这里进行一次完整的创建和一次移动： init生成并返回一个临时向量（确定完整的向量创建，直接使用最终大小），该向量用于初始化const成员（可以在此处进行一次移动）。 我们应该在这里控制生成的程序集，但是一个不错的编译器应该一次构建数据块，然后将其移入数据成员。

因此，除非您可以通过概要分析（或通过查看编译器生成的程序集）证明确实需要在此处进行优化，否则我将很高兴继续使用此代码，因为它清楚地声明了成员常量。

Answer 3

这里的解决方案是从成员向量中删除const ，以便您可以就地执行初始化，而不是通过复制进行初始化。

如果您希望该values对类的用户可读但不可写，则可以公开对其的const引用：

class Data {
    std::vector<int> values_;

    // constructors...

public:
    std::vector<int> const& values() const { return values_; }
};