奇技淫巧C++之懒惰计算

奇技淫巧C++之懒惰计算2008-01-05考虑这样一个表达式语句：

String result = str_you + “said: ” + str_he + “ said: @#$% ” + str_i + “said: over！”;对于这样一个语句，程序如何求值呢？假设str_you是一个典型std::string类型，这个语句需要做5 次operator+运算，多个string临时对象,还极有可能的，多次的内存分配操作。

如果你的team leader对你说了类似话，兄弟，他是对你的代码性能不满呢。当然，聪明如你，一定会在上司找到你之前就发现了这里是个性能瓶颈，并且告诉他你正着手解决它呢。

办法是多种多样的，最正确的办法当然首先是看看设计上是否存在缺陷，并且可以修复以改善性能问题。假设，任何部分都很正确（我知道这不可能，一定有被你称为菜鸟的同事干了蠢事，不是吗？），责任只好落到你的肩上。打算怎么办？

我不知道你会怎么做，也许你会换一个更快的string,或者简单调整一下语句:

string result;
result.reserve（1000）;
result += str_you; result += “said: ”;
result += str_he; result += “ said: @#$% ”;
result += str_i; result += “said: over！”;

如果只有一两个性能热点，我打赌，我会这样先尝试一下。我认为这是一个很好的开始，我们已经认识到导致瓶颈的原因并且试图消除它。你也可以这么做。写这篇文章，当然意味着还有别的方法，而且和懒惰计算有关。因为我们不能修改basic_string::的operator+,因此，先把表达式变形:

Acce（） + str_you + “said: ” + str_he + “ said: @#$% ” + str_i + “said: over！”;

因为operator+从左向右结合，可以采用我们加速过的运算过程。先看最简单的情况,和string相加。

template<typename Left, typename Right>
struct Accelerate{
  operator string （） const;
  Left& left;
  Right& right;
};
template<typename Left, typename Right>
inline Accelerate< Accelerate< Left >, Right>
operator+（Accelerate< Left >& lsh, const Right& rsh）
{
  return Accelerate< Accelerate< Left >, Right>（lsh, rsh）;
}

显然，Accelerate是轻量级的，现在考虑怎么实现operator string （） const呢？我的计划是，首先计算出字符串的总长度，然后开一个足够大的空间来复制字符串，避免反复分配内存:

operator string （） const{
  string str;
  str.reserve（length（left） + length（right））;
  append（str, left）;
  append（str, right）;
  return str;
};

第一步，看看怎么实现length:

struct Empty{};
template<typename T>
inline size_t length（const T& t）{
  return t.size（）;
}
template<typename Left, typename Right>
inline size_t length（const Accelerate<Left, Right>& t）{
  return length（t.left） + length（t.right）;
}
template<>
inline size_t length（const Accelerate<Empty, Empty>& t）{
  return 0;
}