clang-tidy: `循环变量被复制但仅用作 const 引用；考虑将其设为 const reference` - 这真的很重要吗？

Question

我正在处理 clang-tidy 到处标记的代码

Loop variable is copied but only used as const reference; consider making it a const reference

当前代码：

for (auto foo : collection) {
    ...
}

clang-tidy 建议我使用什么：

for (const auto &foo : collection) {
    ...
}

我当然可以看到 const 引用在哪里比实际复制值更有效，但我想知道编译器是否会以这种方式优化它？我不想徒劳地深入研究并更改数百个循环。

Answer 1

除了构造新对象之外，构造函数还会产生副作用。因此，两个版本的语义可能不同。

即使不是这种情况，编译器也可能无法在编译期间确定这一点。例如，如果 foo 类型的复制构造函数没有在同一个翻译单元中定义并且没有使用 link-time 优化，编译器将无法优化掉副本，因为它在当前翻译单元的编译时可能有未知的副作用。

同样，循环体可能会调用编译器无法证明它们没有修改的函数 foo，在这种情况下，也无法优化副本。

（顺便说一句，编译器比 clang-tidy 给你警告更难证明，因为从技术上讲，即使是采用 foo 的 const 引用的函数也是如此仍然允许修改它。即使 foo 对象本身是 const 限定的（例如 const auto），函数也可能取决于 foo 对象的不同地址比容器的 foo 对象通过其他程序路径。）

即使翻译单元中的所有内容都是可见的，并且可观察到的行为不依赖于副本，操作也可能过于复杂，编译器无法优化副本。

示例：

auto f(const std::vector<std::string>& x) {
    std::size_t n = 0;
    for(auto y : x)
        n += y.size();
    return n;
}

带有 -O3 和 libstdc++ 的 GCC 和 Clang 都不会优化副本（请参阅程序集中的 operator new/operator delete/memcpy 调用）： https://godbolt.org/z/d66ac617M

也用引用来比较相同的代码：https://godbolt.org/z/Tdc3GhcEv

但是，在上面的示例中，std::string 的标准库实现可能仍然存在可见性问题。这可能是一个更好的例子，其中所有定义可能在当前翻译单元中可见：

struct A { int a[64]; };

auto f(const std::vector<std::vector<A>>& x) {
    std::size_t n = 0;
    for(auto y : x)
        n += y.size();
    return n;
}

在这种情况下，GCC 仍然没有优化副本，而 Clang 做了，尽管出于某种原因它仍然在那里留下一些分配大小检查：https://godbolt.org/z/8KWPTx4o5

但是，如果类型变得更复杂，那么即使一切都可见，编译器也可能无法优化掉副本。

如果你知道 foo 的类型很简单，例如像 std::vector<int> 容器上的标量，那么它在性能方面并不重要，假设可观察到的行为是相同的。

您可能仍想使用 const 引用，更具体地说是 const 部分，以便在整个代码中保持常量正确性。这有多么必要，不过可能会进入基于意见的领域。

clang-tidy: `循环变量被复制但仅用作 const 引用；考虑将其设为 const reference` - 这真的很重要吗？

clang-tidy: `Loop variable is copied but only used as const reference; consider making it a const reference` - does it really matter?

c++

reference

clang

clang-tidy