为啥 std::min(std::initializer_list<T>) 按值接受参数？

Posted 2023-03-17

【中文标题】为啥 std::min(std::initializer_list<T>) 按值接受参数？

【英文标题】：Why does std::min(std::initializer_list<T>) take arguments by value?为什么 std::min(std::initializer_list<T>) 按值接受参数？

【发布时间】：2014-11-19 04:49:34

【问题描述】：

阅读this question 的答案后，我惊讶地发现std::min(std::initializer_list<T>) 按值接受它的参数。

如果您按照其名称所暗示的方式使用std::initializer_list，即作为某个对象的初始化程序，我知道我们不关心复制其元素，因为无论如何它们都会被复制以初始化对象。但是，在这种情况下，我们很可能不需要任何副本，因此如果可能的话，将参数设为 std::initializer_list<const T&> 似乎更合理。

这种情况的最佳做法是什么？如果您不想制作不必要的副本，您是否应该不调用initializer_list 版本的std::min，或者是否有其他技巧可以避免复制？

【问题讨论】：

AFAIK，使用引用比传递 int 的副本需要更多的 CPU 周期，并且比传递更小的变量需要更多的内存（至少在 x86 上）。

我认为原因在N2722 中有所描述，尽管我不愿意相信性能比较和结论。可能会有更多的讨论记录在某个地方。

相关：nd.home.xs4all.nl/dekkerware/issues/n2772_fix/…

@dyp 顺便说一句，在 n2772_fix 中它说可变参数模板优先于 initializer_list。为什么标准委员会决定用 initializer_list 而不是可变参数模板定义 std::min？

@dyp：链接已损坏，论文现在在这里：open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2722.pdf。

【参考方案1】：

没有std::initializer_list<const T&> 这样的东西。初始化列表只能按值保存对象。

参见[dcl.init.list]/5：

std::initializer_list<E> 类型的对象是从初始化列表构造的，就好像实现分配了一个包含 N 个 const E 类型元素的临时数组，其中 N 是初始化列表中的元素数。

没有引用数组，因此也不能有 initializer_list 的引用。

在这种情况下，我的建议是为 std::min 编写一个替代品，它采用转发引用的可变参数模板。这行得通（尽管我确信它可以改进）：

template<typename T, typename... Args>
T vmin( T arg1, Args&&... args )

    T *p[] =  &arg1, &args... ;

    return **std::min_element( begin(p), end(p), 
            [](T *a, T *b)  return *a < *b;  );

See it working - 使用 min 或 mmin，制作两个额外的副本（用于 a 和 b）。

【参考方案2】：

总结一下cmets：

std::initializer_list 应该是cppreference.com 中描述的轻量级代理。 因此，初始化列表的副本应该非常快，因为不会复制底层元素：

C++11 §18.9/2

initializer_list<E> 类型的对象提供对const E. 类型对象数组的访问 [ 注意： 一对指针或一个指针加上一个长度将是initializer_list 的明显表示。 initializer_list 用于实现 8.5.4 中指定的初始化列表。复制初始化列表不会复制底层元素。 — 尾注 ]

虽然使用引用会归结为使用指针，因此需要额外的间接。

因此，std::min 的实际问题不是它按值获取 initializer_list，而是如果 initializer_list 的参数在运行时计算，则必须复制它们。 [1] 不幸的是，发现 [1] 的基准被打破了 later。

auto min_var = std::min(1, 2, 3, 4, 5); // fast
auto vec = std::vector<int>1, 2, 3, 4, 5;
min_var = std::min(vec[0], vec[1], vec[2], vec[3], vec[4]); // slow

[1]：N2722 p。 2

【讨论】：

我认为您完全误解了问题和 cmets。他们抱怨是initializer_list 中的元素是在运行时复制的，而不是有initializer_list 的引用。

好点！我忽略了“显示另外 8 个 cmets”链接，一旦我看到它就会导致编辑混乱。虽然我不会说我误解了这个问题。因为初始化器列表在创建时不需要创建副本。这取决于情况。

您的“基准”似乎声称复制 int 很慢。它不应该是大型复制对象的向量吗？ （好吧，我看到链接的文章确实有这个，每个都是百万元素的std::list）

这不是一个基准，而是一个示例来说明问题并保持代码小。