展开 std::reference_wrapper 的成本

2024-05-11

Given:

#include <iostream>
#include <functional>

template<class T> // Just for overloading purposes
struct behaviour1 : std::reference_wrapper<T const>
{
    using base_t = std::reference_wrapper<T const>;
    using base_t::base_t;

    // This wrapper will never outlive the temporary
    // if used correctly
    behaviour1(T&& t) : base_t(t) {}
};

template<class T>
behaviour1(T&&) -> behaviour1<std::decay_t<T> >;

struct os_wrapper : std::reference_wrapper<std::ostream>
{
    using std::reference_wrapper<std::ostream>::reference_wrapper;

    template<class T>
    os_wrapper& operator<<(behaviour1<T> const& v)
    {
        *this << v.get(); // #1
        return *this;
    }

    template<class U>
    os_wrapper& operator<<(U&& t)
    { this->get() << t; return *this; }
};

int main() { os_wrapper(std::cout) << behaviour1(3); }

在第 #1 行中,是实际执行的间接寻址,考虑到特定的用例(立即解包的包装器,并且既不复制也不绑定到除函数参数之外的本地引用),或者编译器只是检测到对象立即解包并且只使用原始对象代替?否则哪一个设计会更好(例如,仅保存对象副本的标量类型的部分特化是否会更有效)?

我特别感兴趣gcc(版本 7,-O3 -std=c++17)虽然我猜两者都是clang and gcc执行类似的优化技术。


使用方法的预期成本std::reference_wrapper在优化构建中是 0 因为所有std::reference_wrapper代码可以内联。语句的汇编输出os_wrapper(std::cout) << behaviour1(3); is https://godbolt.org/g/pFSAeF:

movl    $3, %esi
movl    std::cout, %edi
call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)

内联是 Stroustrup 喜欢提到的零开销抽象的实现。

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