c++中range-based for 的性能分析

這要是對以下幾種在c++裏的 for-range-loop做一個總結

1. for(auto e : container)
2. for(auto &e : container)
3. for(const auto &e : container)
4. for(auto && e : container)

這裏主要是參考 ref [1] stackoverflow裏的類容，他總結的很好，我這裏做個備份

核心思想是

和函數的參數一樣，Same consideration applies as for function arguments

簡單解釋

1. for(auto e : container)
   這會使用一個 copy-constructor函數，構造一個副本，也就是說 e,僅僅是container中的一個copy
   test-code 見ref1
2. for(const auto & e:container),for(auto &e : container)
   這兩者的區別在於 const 不能在for-loop中更改 e,兩者的開銷(通常意義下，取決於copy-construct的開銷)都會比 1低，
3. for(auto &&e : container)
   這個語法我也是第一次遇見，主要給一些proxy-iterator使用的，
   例如 vector<bool>STL將其設計爲一個bool一個bit 所以是沒法refrence到它的地址的(cpu按byte尋址),如果用 for(auto & e: container)會出現編譯錯誤
   不過， 這種語法是兼容 for(auto & e:container),並且時間開銷接近(見後文的時間測試)

使用總結

1. For observing mode，即僅僅是read-only的情況
   1. 通常使用 for(const auto &e:container)
   2. 例外，對於copy-cheap的類型(e.g. int,double,…,value type),for(auto e:container)
2. For modifying mode,需要再遍歷過程中modify 數據的情況
   1. 通常使用 for(auto & e :container)
   2. 對於 proxy-iterator 採用for(auto && e: container)

這裏不得不感慨 cpp這是最難的語言，例外如此多，一點也不general，一點也不generic…

有沒有更簡單一些的規則呢？ 更general一些的，有的

1. For observing
   for(const auto &e : container)不管它是不是copy-cheap，也不管它是不是value-type,（實際測試中(int,long long,double) 使用auto e仍舊會比const auto &e 慢一些，測試見後文）
2. For modifying
   for(auto && e: container)就ok 了，因爲這兩者 行爲 (並未看過底層是否等價)等價，並且時間也接近

時間測試

1. copy-construct 在 vector<string>,every string'length is equal to 100

   1. 測試代碼 github

   2. 測試結果

      auto e : 0.132257s
      
      const auto & e: 0.0180348s
      
      auto && e : 0.0188524s
      

2. 值類型(int,long long,double) 測試
   1. 測試代碼 github
   2. 測試結果

for-type	int(s)	long long(s)	double(s)
auto e	0.0932	0.0924	0.0933
const auto& e	0.0884	0.0861	0.0875
auto && e	0.0903	0.0872	0.0864

需要注意的是測試代碼僅僅是測試的遍歷，沒有訪問過程，如果考慮訪問尋址的開銷，那麼對於value type based on refrence 可能會開銷更多的時間.

refrence

1. stackoverflow.What is the correct way of using C++11’s range-based for?
2. cpprefrence

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作者: taotao

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