Video Link: C++ Weekly - Ep 14 Standard Library Gems: next and exchange
Optimization Case
https://gitee.com/harmonyos/OpenArkCompiler/blob/master/src/maple_ir/src/mir_lower.cpp
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| BlockNode *MIRLower::LowerBlock(BlockNode &block) {
auto *newBlock = mirModule.CurFuncCodeMemPool()->New<BlockNode>();
BlockNode *tmp = nullptr;
if (block.GetFirst() == nullptr) {
return newBlock;
}
StmtNode *nextStmt = block.GetFirst();
ASSERT(nextStmt != nullptr, "nullptr check");
do {
StmtNode *stmt = nextStmt;
nextStmt = stmt->GetNext();
// ...
} while (nextStmt != nullptr);
return newBlock;
}
|
其中do {} while中
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| StmtNode *stmt = nextStmt;
nextStmt = stmt->GetNext();
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可以替换为
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| StmtNode *stmt = std::exchange(nextStmt, stmt->GetNext());
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从实招来，替换之后个人是有些犹豫的，很不直观，改为assign或许更能接受一些。个人觉得最好的语法应该恰似注释中的表达：
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| // a, b = b, a;
std::swap(a, b);
// a, b = b, c;
a = std::exchange(b, c);
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这个得看c++语言的演进了，那就再对比下，使用std::exchange能带来性能上的好处。std::exchange可能实现如下[1]：
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| template<class T, class U = T>
T exchange(T& obj, U&& new_value)
{
T old_value = std::move(obj);
obj = std::forward<U>(new_value);
return old_value;
}
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与不使用std::exchange的方式相比，应该通常不会去写std::move，示例如下：
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| #include <utility>
int g_next = 0;
int next() __attribute__((noinline));
int next() {
return g_next++;
}
int g_value;
int exchange_test(std::size_t count) __attribute__((noinline));
int exchange_test(std::size_t count) {
int a = 0;
for (std::size_t i = 0; i < count; i += 2) {
int tmp = a;
a = next();
g_value += tmp + a;
}
return a;
}
int exchange_test2(std::size_t count) __attribute__((noinline));
int exchange_test2(std::size_t count) {
int a = 0;
for (std::size_t i = 0; i < count; i += 2) {
int tmp = std::exchange(a, next());
g_value += tmp + a;
}
return a;
}
std::size_t cnt;
int main(int argc, char* argv[]) {
return exchange_test(cnt) + exchange_test2(cnt);
}
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gcc9.3 -std=c++17 -O2生成汇编(godbolt)如下：
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| exchange_test(unsigned long):
test rdi, rdi
je .L6
xor ecx, ecx
xor eax, eax
.L5:
mov esi, eax
call next()
lea edx, [rsi+1+rax]
add rcx, 2
mov DWORD PTR g_value[rip], edx
cmp rdi, rcx
ja .L5
ret
.L6:
xor eax, eax
ret
exchange_test2(unsigned long):
xor eax, eax
test rdi, rdi
je .L11
xor ecx, ecx
.L10:
mov esi, eax
call next()
lea edx, [rsi+1+rax]
add rcx, 2
mov DWORD PTR g_value[rip], edx
cmp rdi, rcx
ja .L10
ret
.L11:
ret
|
唯一的区别在于非std::exchange场景下，多了一条清零指令xor eax, eax。使用clang10指令数便一样多了。
结论
std::exchange表达方式并不非常清晰，性能上也没有明显的提升，且使用场景只有少数循环中需要备份历史，所以个人不是很推荐使用。
若上述场景中，a类型占用空间较大，需要显示std::move来避免拷贝，此时可以用std::exchange。或在泛型编程中，无法确定a类型时，使用std::exchange可以比较有效的减少啰嗦代码。
参考资料
[1] std::exchange. https://zh.cppreference.com/w/cpp/utility/exchange