Question

从函数返回stl容器的最佳方法（性能方面）是什么？返回的容器通常包含数千个项目。

方法1：

typedef std::list<Item> ItemContainer;

ItemContainer CreateManyItems() {
    ItemContainer result;

    // fill the 'result' ...

    return result;
}

ItemContainer a = CreateManyItems();

方法2：

void CreateManyItems(ItemContainer &output) {
    ItemContainer result;

    // fill the 'result' ...

    output.swap(result);
} 

ItemContainer a;
CreateManyItems(a);

方法3：

void std::auto_ptr<ItemContainer> CreateManyItems() {
    std::auto_ptr<ItemContainer> result(new ItemContainer);

    // fill the 'result' ...

    return result;
}

std::auto_ptr<ItemContainer> a = CreateManyItems();

还是有更好的方法吗？

Answer 1

如果您只想填充std::list项，则可以使用std::fill或std::fill_n或标准算法功能组合。

由于不清楚您希望填写列表的具体内容是什么/如何，因此无法准确评论您的代码。除非您执行使用标准算法函数无法完成的非常特殊或复杂的操作，否则请使用标准算法函数。如果它们没有帮助你，那么只有第一种方法，编译器可能会优化代码中的返回值，从而消除不必要的副本，因为大多数编译器都实现了RVO。

在维基百科上查看以下主题：

在stackoverflow本身看到这些有趣的主题：

Dave Abrahams的文章：

Want Speed? Pass by Value

我仍然会强调这一点：您是否看到了<algorithm>标题提供的all the generic functions？如果没有，那么我建议你首先查看它们，看看它们中的任何一个（或它们的组合）是否可以在你的代码中做你想做的事情。

如果您想创建并填写列表，则可以使用std::generate()或std::generate_n功能。

Answer 2

我通常使用方法4（几乎与方法2相同）：

void fill(ItemContainer& result) {
    // fill the 'result'
}

ItemContainer a;
fill(a);

Answer 3

我会使用方法1并希望编译器优化掉返回值的副本。

Named Return Value Optimization

Answer 4

方法1可以从复制省略中受益，但以下非常相似的代码不能：

ItemContainer a = CreateManyItems();
// do some stuff with a
a = CreateManyItems();
// do some different stuff with a

这需要C ++ 0x移动语义，以便有效地避免复制容器。当你设计你的功能时，你不知道客户将如何使用它，因此以这种方式依赖复制省略可能会让人感到不愉快。他们在C ++ 03中的修复方法如下，他们应该警惕他们需要它的情况：

ItemContainer a = CreateManyItems();
// do some stuff with a
CreateManyItems().swap(a);

由于这与方法2基本相同，因此您可以同时提供1 和 2作为重载，这会向调用者提示他们应该考虑潜在的性能陷阱。

如果集合中的Items没有相互引用，我首选的API形式如下，但它取决于您所暴露的接口类型 - 因为它是一个模板，实现必须在编译调用者（除非您可以提前预测它将使用的类型以及extern这些特化）：

template <typename OutputIterator>
void CreateManyItems(OutputIterator out) {
     *out++ = foo; // for each item "foo"
}

ItemContainer a;
CreateManyItems(std::back_inserter(a));
// do some stuff with a
a.clear();
CreateManyItems(std::back_inserter(a));

现在，如果调用者更愿意将项目放在双端队列中，因为他们想要随机访问，那么他们只需要调整他们的代码：

std::deque<Item> a;
CreateManyItems(std::back_inserter(a));

或者如果他们根本不需要它们，他们可以编写一个流式算法，在其输出迭代器中完成它的工作，并节省大量内存。

你可以改为编写一个迭代器类，一个接一个地生成Items，但趋于更加繁琐，因为控制流是“由内而外”，并不一定会使调用者代码看起来更好（见证istream_iterator）。

Answer 5

方法1没问题。它被称为复制椭圆，你会发现它自动应用于将方法1转换为方法2，基本上，但它的维护方式不那么难看。

链表？如果您甚至模糊地注重表现，请使用std::vector。

Answer 6

其中，排名第三的可能性能最佳。也许稍微更好，更灵活，是没有swap的数字2的变体 - 只是直接填充容器。当然，这不会是例外安全的。

Answer 7

使用pimpl习语将容器封装在适当的类中。然后按值传递/返回该类。

Answer 8

有一种更好的方式，我很惊讶没有一个答案指出这一点。你基本上使用输出迭代器。这使您的功能独立于容器并且更加灵活。

template<typename OutIter>
void CreateManyItems(OutIter it)
{
    //generate some data
    *it++ = 1;
    *it++ = 2;
    *it++ = 3;
}

以下是您如何使用它：

void main()
{
    //use array as output container
    int arr[3];
    CreateManyItems(arr);

    //use vector as output container
    std::vector<float> v;
    CreateManyItems(std::back_inserter(v));
}

从函数返回stl容器

8 个答案: