关于执行 std::string 步

Question

我正在调查移动 std::string 的性能。很长一段时间以来，我一直认为字符串移动几乎是免费的，认为编译器会内联所有内容，并且只会涉及一些廉价的分配。

事实上，我的搬家心智模型就是

string& operator=(string&& rhs) noexcept
{
    swap(*this, rhs);
    return *this;
}

friend void swap(string& x, string& y) noexcept
{
    // for disposition only
    unsigned char buf[sizeof(string)];
    memcpy(buf, &x, sizeof(string));
    memcpy(&x, &y, sizeof(string));
    memcpy(&y, buf, sizeof(string));
}

据我所知，如果 memcpy 更改为分配单个字段，这是合法的实施。

我很惊讶地发现 gcc 的移动实现涉及 creating a new string and might possibly throw due to the allocations despite being noexcept。

这还合规吗？同样重要的是，我不应该认为搬家几乎是免费的吗？

令人困惑的是，std::vector<char> compiles down 符合我的预期。

clang's implementation就大不一样了，虽然有疑点std::string::reserve

Answer 1

不完全是一个答案，但这是 C++11 std::string 的新实现，没有引用计数器和小字符串优化，导致大量汇编。特别是，小字符串优化导致 4 个分支处理移动分配的源和目标长度的 4 种不同组合。

当添加 -D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=0 选项以使用带有引用计数器的预 C++-11 std::string 并且没有小字符串优化时 the assembly code looks much better。

should I not think moving is almost free?

在 Nothing is Better than Copy or Move by Roger Orr talk, slides 第 47 页中说：

Comparison of copy and move

Many people incorrectly think of move as effectively 'free'

The performance difference between copy and move varies widely

For a primitive type, such as int, copying or moving are effectively identical

Move is faster than copy when only part of the object needs to be transferred to transfer the whole value

Answer 2

我只分析了GCC的版本。事情是这样的：代码处理不同类型的分配器。如果分配器具有 _S_propagate_on_move_assign 或 _S_always_equal 的特征，那么移动几乎是免费的，如您所料。这是移动 operator=:

中的 if

if (!__str._M_is_local()
    && (_Alloc_traits::_S_propagate_on_move_assign()
      || _Alloc_traits::_S_always_equal()))
          // cheap move
else assign(__str);

如果条件为真（_M_is_local()表示小串，说明here），则走法便宜

如果为假，则调用正常 assign（不是移动的）。这是以下情况之一：

字符串很小，所以assign会做一个简单的memcpy（便宜）
或者分配器不具有 always-equal 或 propagate-on-move-assign 特征，因此分配 会分配（不便宜）

这是什么意思？

这意味着，如果您使用默认分配器（或具有前面提到的特征的任何分配器），那么移动仍然几乎是免费的。

另一方面，生成的代码不必要地庞大，我认为可以改进。它应该有一个单独的代码来处理通常的分配器，或者有一个更好的 assign 代码（问题是 assign 不检查 _M_is_local()，但它会检查容量，所以编译器无法决定是否需要分配，因此它不必要地将分配代码路径放入可执行文件中 - 您可以在源代码中查看确切的详细信息。

关于执行 std::string 步

On the implementation of std::string moves

c++

string

move-semantics