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c++ - 如何避免在基于 B-tree 的类似 STL 的映射中浪费键复制？

coder 2023-06-02 原文

我正在替换 std::map 的使用在 cpp-btree 的热路径中的btree_map .但是启用优化后，GCC 和 Clang 提示严格的别名违规。问题归结为:

template <typename Key, typename Value>
class btree_map {
public:
    // In order to match the standard library's container interfaces
    using value_type = std::pair<const Key, Value>;

private:
    using mutable_value_type = std::pair<Key, Value>;

    struct node_type {
        mutable_value_type values[N];
        // ...
    };

public:
    class iterator {
        // ...

        value_type& operator*() {
            // Here we cast from const std::pair<Key, Value>&
            // to const std::pair<const Key, Value>&
            return reinterpret_cast<value_type&>(node->values[i]);
        }
    };

    std::pair<iterator, bool> insert(const value_type& value) {
        // ...
        // At this point, we have to insert into the middle of a node.
        // Here we rely on nodes containing mutable_value_type, because
        // value_type isn't assignable due to the const Key member
        std::move_backward(node->values + i, node->values + j,
                           node->values + j + 1);
        node->values[i] = value;
        // ...
    }
};

这让我想到，有没有一种方法可以有效地做到这一点，而不依赖于未定义的行为？我使用的键可以有效地 move ，但复制起来相当慢，所以我希望避免在每次插入时复制很多键。我考虑过

  • 使用 value_type values[N] ，然后 const_cast<Key&>(values[i].first) = std::move(key) move key ，但我很确定那仍然是未定义的
  • 返回 std::pair<const Key&, Value&>而不是 std::pair<const Key, Value>&在适当的时候，但我不确定这是否仍能满足容器要求(我听说 ...::reference 应该是真正的引用类型)
  • 不在乎。代码按原样工作，但我很好奇它是否可以以符合标准的方式完成。 future 的编译器也有可能对 UB 做不同的事情，我不知道如何应用 -fno-strict-aliasing只给一个类(class)。

还有其他想法吗？

最佳答案

引自 strict aliasing rules ,

If a program attempts to access the stored value of an object through an lvalue of other than one of the following types the behavior is undefined:

  • ...

  • an aggregate or union type that includes one of the aforementioned types among its members (including, recursively, a member of a subaggregate or contained union), ...

因此从 std::pair 到 std::pair 通过中间转换到 union 或包含这两种类型作为成员的结构不会违反严格的别名规则。

警告:直到 C++11 才允许 union 中的 std::pair，可以使用结构代替。

警告:假设这两种类型具有兼容的布局可能不成立。想象一下根据 Key 类型的 constness 对 first 和 second 进行不同排序的实现。

关于c++ - 如何避免在基于 B-tree 的类似 STL 的映射中浪费键复制？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/28072957/

射中ampcodevalueconstc++c++11moveundefined-behaviorb-tree

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