Modern C++——不准确“类型声明”引发的非必要性能损耗

大纲

• 案例
• 代码地址

C++是一种强类型语言。我们在编码时就需要明确指出每个变量的类型，进而让编译器可以正确的编译。看似C++编译器比其他弱类型语言的编译器要死板，实则它也做了很多“隐藏”的操作。它会在尝试针对一些非预期类型进行相应转换，以符合预期，比如《C++拾趣——类构造函数的隐式转换》中提到的隐式转换。

但是也正因为这些“隐藏”的转换行为，让一些行为超出我们的预期。比如本文提及的案例，就是因为我们声明了一个不准确的类型变量，导致编译器为了让我们代码“合法”，进而做了一些隐式转换，导致程序性能下降。

我们也将通过这个案例，了解C++11引入auto关键字的必要性。

案例

先看下面这段可以运行的代码。

    std::cout << "Create unordered_map" << std::endl;

    std::unordered_map<Custom, int> unordered_map;
    unordered_map[std::move(Custom(1))] = 1;
    unordered_map[std::move(Custom(2))] = 2;
    unordered_map[std::move(Custom(3))] = 3;

    std::cout << std::endl << "Traverse unordered_map using std::pair<Custom, int>" << std::endl;

    for (const std::pair<Custom, int>& pair : unordered_map) {
        std::cout << pair.first << " " << pair.second << std::endl;
    }

请问下面的代码有什么性能问题？

可能第一眼看过去，并不能发现它的问题所在。我们将这段代码的运行过程打印出来

可以发现在遍历的过程中，发生了Custom对象的复制和析构。

如果Custom对象比较大，就会引发性能问题。

这是因为std::unordered_map的Key是const类型，即我们应该如下方式遍历

    for (const std::pair<const Custom, int>& pair : unordered_map) {
        std::cout << pair.first << " " << pair.second << std::endl;
    }   

编译器在发现我们没有使用const Custom时，会自己推理并转换以符合我们书写的代码。这样就会导致一次const Custom向Custom复制的一次构造。

正因为这些犄角旮旯的知识导致编写健壮高效的C++代码比较困难。但是在C++11中引入的auto就可以很大的缓解我们的心智负担。我们可以这么写上述代码

    for (const auto& pair : unordered_map) {
        std::cout << pair.first << " " << pair.second << std::endl;
    }

这样编译器会帮我们推导出正确的类型。

代码地址

https://github.com/f304646673/cpulsplus/tree/master/traverse_unordered_map