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

Question

我正在研究 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？我不想白白地深入研究并更改数百个循环。

Answer 1

除了构造新对象之外，构造函数还可能产生副作用。因此，两个版本的语义可能不同。

即使情况并非如此，编译器也可能无法在编译期间确定这一点。例如，如果该foo类型的复制构造函数未在同一翻译单元中定义，并且未使用链接时优化，则编译器将无法优化复制，因为它可能具有未知的副作用当前翻译单元的编译时间。

类似地，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，副本也无法被优化掉。

（顺便说一句，编译器要证明这一点比 clang-tidy 向您发出警告更困难，因为即使是引用的函数const在foo技术上仍然允许修改它。即使foo对象本身是const- 限定的（例如const auto），函数可能依赖于通过其他程序路径foo与容器对象的地址不同的对象地址foo。）

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

例子：

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

GCC 和 Clang 以及-O3libstdc++ 都不会优化副本（请参阅程序集中的operator new//调用）：https: //godbolt.org/z/d66ac617Moperator deletememcpy

还可以与带有参考的相同代码进行比较：https://godbolt.org/z/Tdc3GhcEv

但是，在上面的示例中，. 的标准库实现可能仍然存在可见性问题std::string。这可能是一个更好的示例，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 仍然不会优化副本，而 Clang 会优化，尽管出于某种原因它仍然留下一些分配大小检查：https ://godbolt.org/z/8KWPTx4o5

但是，如果类型变得更加复杂，那么即使所有内容都是可见的，编译器也可能无法优化副本。

如果您知道 的类型foo很简单，例如std::vector<int>容器上的标量，那么假设可观察的行为相同，那么在性能方面并不重要。

您可能仍然想使用该const引用，更具体地说是该const部分，以便在整个代码中保持 const 正确性。不过，这有多么必要，可能会涉及到基于意见的领域。