C++ shared_ptr函数传值对运行效率和内容的影响

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#c++ #指针 #函数式编程

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本文探讨了std::shared_ptr在函数调用中的内存拷贝问题，对比了普通const引用和const shared_ptr，并提供了优化建议。通过实例展示了shared_ptr在传值时的性能损耗，以及如何避免不必要的复制以提高效率。

贡献指针shared_ptr是一种智能化指针。
其在传入函数中时如果使用shared_ptr类型，会导致进行内存拷贝，在多次运行时将大量延长传值时间。例程如下：
引用头文件

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <memory>
#include "self_timer.h"

测试函数分别传入三种不同类型的共享指针和const &（不需要拷贝内存的）

void ShardPtrFunction(std::shared_ptr<std::string> first,
                      std::shared_ptr<std::string> second) {
  // nothing to do
}

void ConstFunction(const std::string& first, const std::string& second) {
  // nothing to do
}
void ConstShardPtrFunction(const std::shared_ptr<std::string>& first,
                           const std::shared_ptr<std::string>& second) {
  // nothing to do
}

测试主程序，分别对三种方式的耗时进行统计。


int main(int argc, char* argv[]) {
  int i = 0;
  const int max_iters = 10000000;
  std::shared_ptr<std::string> first = std::make_shared<std::string>(
                                   "fhjkdsgfueawifbgjhzshjfzhjdgtusvbhjzgfjkzgj"
                                   "hbzdszfzsdgdzsgsrjgbzjsh"),
                               second = std::make_shared<std::string>(
                                   "fhjkdsgfueawifbgjhzshjfzhjdgtusvbhjzgfjkzgj"
                                   "hbzdszfzsdgdzsgsrjgbzjsh");
  {
    long start_time = GetCurrentTimeInMilliSec();
    while (i < max_iters) {
      ShardPtrFunction(first, second);
      ++i;
    }
    long end_ptr_time = GetCurrentTimeInMilliSec();
    std::cout << "time in shard_ptr: " << end_ptr_time - start_time
              << std::endl;
  }
  {
    long start_time = GetCurrentTimeInMilliSec();
    i = 0;
    while (i < max_iters) {
      ConstFunction(*first, *second);
      ++i;
    }
    long end_time = GetCurrentTimeInMilliSec();
    std::cout << "time in const&: " << end_time - start_time << std::endl;
  }

  {
    long start_time = GetCurrentTimeInMilliSec();
    i = 0;
    while (i < max_iters) {
      ConstShardPtrFunction(first, second);
      ++i;
    }
    long end_time = GetCurrentTimeInMilliSec();
    std::cout << "time in const shard_ptr&: " << end_time - start_time << std::endl;
  }

  return 1;
}

运行结果：

time in shard_ptr: 647
time in const&: 40
time in const shard_ptr&: 15

说明共享指针虽然是一个指针，但是其在传入的时会进行数值拷贝的，和值传递类似，但是又不完全相同。

其直接传入时，在函数内部重新make_shared时不改变原有数值，但是当进行指针操作时会改变原有数值。如：

void ShardPtrFunction( std::shared_ptr<std::string> first,
                       std::shared_ptr<std::string> second) {
  // first被改变为qq，且被传回
  first->assign("qq");
}

void ShardPtrFunction(std::shared_ptr<std::string> first,
                      std::shared_ptr<std::string> second) {
  // first只是在函数内部被改变为qq，不会被传回
  first = std::make_shared<std::string>("qq");
}