Čtení: 30 minHodnotí se: zkouška

6 Výkon, copy elision, SSO a vocabulary typy

6.1 Ukázka: krátký řetězec nealokuje

#include <cassert>
#include <cstdint>
#include <string>

int main() {
  std::string short_text = "ahoj";
  std::string long_text(100, 'x');
  auto inside = [](const std::string& s) {
    auto object = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(&s);
    auto data = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(s.data());
    return data >= object && data < object + sizeof(s);
  };
  assert(inside(short_text));
  assert(!inside(long_text));
}

Text je přímo v objektu, není alokace ani pomalý nepřímý přístup. To je Short String Optimization. V libstdc++ má std::string 32 bajtů a pojme 15 znaků.

6.2 Kde se ztrácí čas

• Dynamická alokace: volání alokátoru, režie a hlavně rozptýlená data, která nevedou k cache.
• Větvení: procesor odhaduje skok. Předvídatelná data jsou rychlá, náhodná stojí opakování pipeline. Proto bývá smyčka nad seřazeným polem rychlejší.
• Kontejnery: std::vector má data za sebou, a tak často porazí std::list i na vkládání.

6.3 Copy elision

#include <cassert>

struct Counter {
  static inline int copies = 0;
  Counter() = default;
  Counter(const Counter&) { ++copies; }
  Counter(Counter&&) noexcept { ++copies; }
};

Counter prvalue() { return Counter{}; }

int main() {
  Counter a = prvalue();
  (void)a;
  assert(Counter::copies == 0);  // zaručeno od C++17
}

Proto nepiš return std::move(local);: změníš prvalue na xvalue a zakážeš NRVO.

6.4 Empty Base Optimization

Prázdná třída má jako samostatný objekt velikost 1. Jako předek ani s [[no_unique_address]] místo nezabere. Proto má std::unique_ptr s bezstavovým deleterem stejnou velikost jako ukazatel.

#include <memory>

static_assert(sizeof(std::unique_ptr<int>) == sizeof(int*));

6.5 Výběr vocabulary typu

#include <cassert>
#include <expected>
#include <string>

std::expected<int, std::string> parse_digit(char c) {
  if (c < '0' || c > '9') return std::unexpected("není číslice");
  return c - '0';
}

int main() {
  assert(parse_digit('7').value() == 7);
  assert(parse_digit('x').error() == "není číslice");
}

Všechny tyto typy mají úložiště přímo v objektu, takže nealokují. Stojí na stejném principu jako kapitola 1.

6.6 Rozhraní knihovny

Soukromé členy jsou v hlavičce, takže změna jejich typu mění velikost třídy a rozbije binární kompatibilitu. PIMPL přesune detaily do .cpp za ukazatel. Cena je alokace a nepřímý přístup navíc.

6.7 Nedefinované chování

Překladač smí předpokládat, že k němu nedojde. Podle as-if pravidla smí udělat cokoli, co nezmění pozorovatelné chování platného programu. Přetečení int proto může smazat kontrolu v kódu.

6.8 Kvíz

6.9 Příklady na procvičení

#include <memory>

auto deleter = [](int* p) { delete p; };
static_assert(sizeof(std::unique_ptr<int, decltype(deleter)>) == sizeof(int*));

6.10 Tahák