優化字符串創建

Question

我有以下使用屬性設置文件名的類的模擬代碼：

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>

class Test {
    public:
        Test() { id_ = 1; }
        /* Code which modifies ID */

        void save() {
            std::string filename ("file_");
            filename += getID();
            std::cout << "Saving into: " << filename <<'\n';
        }

    private:
         const std::string getID() {
             std::ostringstream oss;
             oss << std::setw(4) << std::setfill('0') << id_;
             return oss.str();
         }

         int id_;
};

int main () {
    Test t;
    t.save();
}

我關心的是getID方法。 乍一看，這似乎效率很低，因為我正在創建ostringstream及其對應的string以返回。 我的問題：

1）由於返回const std::string ，編譯器（在我的情況下為GCC）是否可以對其進行優化？

2）有什么方法可以提高代碼的性能？ 也許移動語義之類的東西？

謝謝！

Answer 1

1）由於返回const std :: string，編譯器（在我的情況下為GCC）是否可以對其進行優化？

除非通過引用返回，否則返回const對象沒有任何意義

2）有什么方法可以提高代碼的性能？ 也許移動語義之類的東西？

id id_不會改變，只需在構造函數中創建值，使用靜態方法可能會有所幫助：

     static std::string format_id(int id) {
         std::ostringstream oss;
         oss << std::setw(4) << std::setfill('0') << id;
         return oss.str();
     }

接着：

Test::Test()
 : id_(1)
 , id_str_(format_id(id_))
{ }

更新：

由於id_確實發生了更改，因此該答案對於該問題並不完全有效，我不會刪除它，因為也許有人會發現它對他的情況有用。 無論如何，我想澄清一些想法：

• 必須是靜態的才能在變量初始化中使用
• 使用成員變量id_的代碼中有一個錯誤（現已更正）。
• 按值返回const對象是沒有意義的，因為按值返回只會將結果復制（忽略優化）到新變量中，該新變量在調用方的范圍內（可能不是const）。

我的建議

一種選擇是更新id_str_隨時領域id_改變（你必須有一個setter id_ ），因為你已經起了變化成員id_我認為不會有任何問題，更新另一個。

這種方法允許將getID()實現為簡單的getter（應為const，btw），而不會出現性能問題，並且字符串字段僅計算一次。

Answer 2

在打開文件之類的昂貴操作之前，只需創建一次ostringstream ，就根本與程序的效率無關，所以不必擔心。

但是，您應該擔心代碼中表現出的一種壞習慣。 值得稱贊的是，您似乎已經確定了它：

1）由於返回const std::string ，編譯器（在我的情況下為GCC）是否可以對其進行優化？

2）有什么方法可以提高代碼的性能？ 也許移動語義之類的東西？

是。 考慮：

class Test {
    // ...
    const std::string getID();
};

int main() {
    std::string x;
    Test t;
    x = t.getID();  // HERE
}

在標記為// HERE的行上，調用哪個賦值運算符？ 我們想調用移動分配運算符，但是該運算符的原型為

string& operator=(string&&);

我們實際上是在傳遞給我們的參數operator=的類型是“引用類型的右值const string ” -即const string&& 。 const正確性規則阻止我們將const string&&靜默轉換為string&& ，因此，當編譯器創建賦值運算符函數集時，可以在此處使用它（ 重載set ），它必須排除move-assignment運算符需要string&& 。

因此， x = t.getID(); 最終調用了copy -assignment運算符（因為const string&&可以安全地轉換為const string& ），並且您制作了一個額外的副本，如果您沒有養成const的壞習慣的話，可以避免這種情況-限定返回類型。

---

同樣，當然， getID()成員函數可能應該聲明為const ，因為它不需要修改*this對象。

因此合適的原型是：

class Test {
    // ...
    std::string getID() const;
};

---

經驗法則是： 始終按值返回，而永不按const值返回。

Answer 3

您可以通過以下方式更改getID ：

std::string getID() {
  thread_local std::ostringstream oss;
  oss.str("");  // replaces the input data with the given string
  oss.clear();  // resets the error flags

  oss << std::setw(4) << std::setfill('0') << id_;
  return oss.str();
}

它不會每次都創建一個新的ostringstream 。

在您的情況下，這是不值得的（就像Chris Dodd所說的那樣， 打開文件並寫入文件可能會貴10到100倍 ）...只是知道。

還應考慮在任何合理的庫實現中， std::to_string速度至少應與stringstream一樣快。

1）由於返回const std :: string，編譯器（在我的情況下為GCC）是否可以對其進行優化？

這種做法有一個基本原理，但實際上已過時（例如，Herb Sutter建議為非原始類型返回const值）。

強烈建議使用C ++ 11將值作為非常量返回，以便您可以充分利用右值引用。

關於此主題，您可以看一下：

• 按const值返回的目的？
• 我應該返回const對象嗎？

Answer 4

一種可能性是做這樣的事情：

std::string getID(int id) { 
    std::string ret(4, '0') = std::to_string(id);

    return ret.substring(ret.length()-4);
}

如果您使用的是包含短字符串優化的實現（例如VC ++），則很有可能會顯着提高速度（使用VC ++進行的快速測試顯示，其速度大約是其4-5倍）。

OTOH，如果您使用的不包含短字符串優化的實現，則很有可能會變慢 。 例如，使用g ++運行相同的測試，所產生的代碼將慢4-5倍。

還有一點： 如果您的ID號可能超過4位數字，這不會產生相同的行為-它總是返回恰好4個字符的字符串，而不是stringstream代碼創建的最少4個字符。 如果您的ID號碼可能超過9999，那么此代碼對您根本不起作用。