Practical usage of cpp reference and move semantic
在優化重構一部分老代碼時，實際使用 c++ 的 reference 與 move semantic 遇到了若干問題，在此記錄，
Aggregation
首先，資料的設計并不復雜，只有一個類，成員變數為一個 std function 并需要在初始化時賦值，最初設計如下，
我希望盡一切可能避免保存 function 物件的副本，所以將函式引數與成員變數全部用 reference 表示，
class UniformValueWrapper {
public:
explicit UniformValueWrapper(const std::function<UniformValue(const JsonishValue *)> &parse_func) :
parse_func_(parse_func) {}
const std::function<UniformValue(const JsonishValue *)> &parse_func_;
};
// using
UniformValueWrapper wrapper([](const JsonishValue *jsonish) {
return UniformValue{jsonish->toJsonBool()->getBool()};
}
);
這樣的寫法編譯鏈接無誤，實際運行時，卡在實際真正呼叫這個函式的地方了，當然各個平臺由于編譯器和作業系統不
同可能有不同的表現，我相信在某些平臺我的代碼應該是直接 crash 的，那么問題出在哪里？我的預想是在建構式中
傳遞 const ref 使其擴展區域變數（即提供的這個函式）的生命周期，使其可以保存在 UniformValueWrapper 這個
類的生命周期中，但是實際情況是，區域變數的生命周期只能維持到建構式呼叫完成，所以在UniformValueWrapper
中的 ref member 雖然保存了原有的 reference 但是對應的實體在建構式呼叫完成后就已經釋放，
實際上在 class member variable 使用 reference 的做法是 OOP 中的 aggregation.
In UML it is called aggregation. It differs from composition in that the member object is not owned by the referring class.
The main reason for aggregation is that the contained object is not owned by the containing object and thus their lifetimes are not bound. In particular the referenced object lifetime must outlive the referring one. It might have been created much earlier and might live beyond the end of the lifetime of the container.
所以生命周期問題是所有使用 aggregation 方式時需要時刻記在心里的關鍵點，
針對我的使用場景，修改方法其實很簡單，就是放棄使用 aggregation 把 class member 的 reference 去掉，
modernize-pass-by-value
據上一章，我作如下修改：
class UniformValueWrapper {
public:
explicit UniformValueWrapper(const std::function<UniformValue(const JsonishValue *)> &parse_func) :
parse_func_(parse_func) {}
std::function<UniformValue(const JsonishValue *)> parse_func_;
};
這樣寫法沒有問題，但是 clang 編譯器提示 "Clang-Tidy: Pass by value and use std::move" 這里很有意思了，
為什么我所認為的使用 const reference 的寫法明明是高效傳遞變數，避免不必要的 copy 操作，為何讓我改用低效的
pass by value? 查了一下 Clang Tidy 的檔案，初看起來，兩種方式的區別在于 copy 發生的時機，
- 使用 const ref 的方式，在建構式引數傳遞沒有 copy 但是在
parse_func_(parse_func)這里進行了 copy - 使用 pass by value 方式，在建構式引數傳遞時進行 copy 但是后面的 member initialize 改成了
parse_func_(std::move(parse_func))
那么，實際上一次 copy 是無法避免的，只是在哪個時機發生而已，為什么要求我們使用后一種方式呢？
這里現代 C++ 編譯器有一個牛逼的優化，叫做 copy elision. 在一個宣告了 value 引數的函式中，當函式實際引數
是 rvalue 時，編譯器能判斷出多余的 copy 操作，并主動忽略之，則在函式內直接使用了實參物件，這樣的做法和
const ref 似乎是一致的，其實 Return Value Optimization 也是 copy elision 的一個體現，那么回到上面的問題，
當時機合適的時候，其實一次 copy 都沒有發生，直接就把函式引數 move 到了最終的地方，如果時機不合適，那么
最差也就是和原來一樣，進行了一次 copy 操作，這就是為什么推薦這樣寫的原因，編碼者不用費心去思考這個函式
實際呼叫時的情況，讓 Clang 來幫我們做判斷，我們這樣寫能保證最高效情況能出現，且最差情況也不會使其差過
原本的寫法，
摘錄一下黃金準則：
Guideline: Don’t copy your function arguments. Instead, pass them by value and let the compiler do the copying.
最終的代碼
class UniformValueWrapper {
public:
explicit UniformValueWrapper(std::function<UniformValue(const JsonishValue *)> parse_func) :
parse_func_(std::move(parse_func)) {}
std::function<UniformValue(const JsonishValue *)> parse_func_;
};
Ref:
- https://clang.llvm.org/extra/clang-tidy/checks/modernize-pass-by-value.html
- Want Speed? Pass by Value.
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標籤：C++
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