高效返回二维向量

Posted 2023-02-22

【中文标题】高效返回二维向量

【英文标题】：Return two dimensional vector efficiently

【发布时间】：2014-01-22 09:32:33

【问题描述】：

我有一个问题，如何从函数中有效地返回一个大的二维向量。 我的任务是读取一个大文件并返回一个矩阵数据。

设计一：

 std::vector<std::vector<double> > loadMatrix(const char* fileName)
      //read file
      return matrix;
 

这个效率不高。

设计二：

 std::vector<std::vector<double> >& loadMatrix(const char* fileName)
      //read file
      return matrix;
 
 //get some errors

我只是想知道有没有办法解决这个问题。

【问题讨论】：

为什么说效率不高？您是否对优化进行了分析？

首先，不要返回对本地对象的引用（不是低效，是UB）。其次，如果您的编译器支持 C++11，则按值返回。否则考虑使用交换技巧。无论哪种方式，配置文件配置文件（优化之前和优化之后）。

对于 C++11，第一个很可能会移动而不是复制。对于第二个变体，存在未定义行为的风险（如果您返回对局部变量的引用）。

还有第三种选择：将“矩阵”作为非常量引用参数传递给函数，并返回布尔成功/失败指示符。

@JoachimPileborg 我怀疑它会被移动。该副本很可能会被完全删除，因此无需移动任何内容。

【参考方案1】：

如果向量是在函数中创建的，那么您的第一个实际上是未定义的行为。如果向量是在函数内部创建的，您可以像这样简单地返回它：

std::vector<std::vector<double> > loadMatrix(const char* fileName)
    std::vector<std::vector<double> > matrix;
    //read file
    return matrix;

感谢RVO（返回值优化），matrix 对象将被移动（或副本将被省略）。

【参考方案2】：

交换技巧涉及交换值而不是赋值，当您可以负担进行破坏性复制时：

原代码：

std::vector<std::vector<double> > loadMatrix(const char* fileName)
    //read file
    return matrix; // Uses RVO


// create copy of temporary object returned by loadMatrix
std::vector<std::vector<double> > result = loadMatrix("matrixfile");

交换技巧：

std::vector<std::vector<double> > result;

result.swap(loadMatrix("matrixfile"));

交换技巧将指针与临时指针交换。这将导致loadMatrix 返回的临时对象销毁一个空对象（在result 中默认构造的对象）并且result 接收该值而无需任何深度复制或重新分配。

交换技巧是在 C++11 移动语义之前按值返回的快速解决方案。

【参考方案3】：

顺便说一句，如果您的编译器不支持移动语义，您也可以在此函数中初始化矩阵：

bool loadMatrix(const char* fileName, std::vector<std::vector<double> > & matrix)

    // shows if something went wrong
    bool returnFlag = true;

    // read file and init matrix 
    return returnFlag;


// create matrix
std::vector<std::vector<double> > matrix;
if (true == loadMatrix("matrixfile", matrix))

    // do something

在这种情况下，不会执行矩阵复制。