虚拟函数调用开销在哪里?

我正在尝试对函数指针调用和虚拟函数调用之间的差异进行基准测试。为此,我编写了两段代码,它们对一个数组进行相同的数学计算。一个变量使用指向函数的指针数组并调用循环中的函数。另一个变量使用指向基类的指针数组并调用其虚函数,派生类中的虚函数被重载,以执行与第一个变量中的函数完全相同的操作。然后我打印所用的时间,并使用一个简单的shell脚本多次运行基准,然后计算平均运行时间。

代码如下:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>

using namespace std;

long long timespecDiff(struct timespec *timeA_p, struct timespec *timeB_p)
{
return ((timeA_p->tv_sec * 1000000000) + timeA_p->tv_nsec) -
    ((timeB_p->tv_sec * 1000000000) + timeB_p->tv_nsec);
}

void function_not( double *d ) {
*d = sin(*d);
}

void function_and( double *d ) {
*d = cos(*d);
}

void function_or( double *d ) {
*d = tan(*d);
}

void function_xor( double *d ) {
*d = sqrt(*d);
}

void ( * const function_table[4] )( double* ) = { &function_not, &function_and, &function_or, &function_xor };

int main(void)
{
srand(time(0));
void ( * index_array[100000] )( double * );
double array[100000];
for ( long int i = 0; i < 100000; ++i ) {
    index_array[i] = function_table[ rand() % 4 ];
    array[i] = ( double )( rand() / 1000 );
}

struct timespec start, end;
clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &start);
for ( long int i = 0; i < 100000; ++i ) {
    index_array[i]( &array[i] );
}
clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &end);

unsigned long long time_elapsed = timespecDiff(&end, &start);
cout << time_elapsed / 1000000000.0 << endl;
}

下面是虚拟函数变量:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>

using namespace std;

long long timespecDiff(struct timespec *timeA_p, struct timespec *timeB_p)
{
return ((timeA_p->tv_sec * 1000000000) + timeA_p->tv_nsec) -
    ((timeB_p->tv_sec * 1000000000) + timeB_p->tv_nsec);
}

class A {
public:
    virtual void calculate( double *i ) = 0;
};

class A1 : public A {
public:
    void calculate( double *i ) {
    *i = sin(*i);
    }
};

class A2 : public A {
public:
    void calculate( double *i ) {
        *i = cos(*i);
    }
};

class A3 : public A {
public:
    void calculate( double *i ) {
        *i = tan(*i);
    }
};

class A4 : public A {
public:
    void calculate( double *i ) {
        *i = sqrt(*i);
    }
};

int main(void)
{
srand(time(0));
A *base[100000];
double array[100000];
for ( long int i = 0; i < 100000; ++i ) {
    array[i] = ( double )( rand() / 1000 );
    switch ( rand() % 4 ) {
    case 0:
    base[i] = new A1();
    break;
    case 1:
    base[i] = new A2();
    break;
    case 2:
    base[i] = new A3();
    break;
    case 3:
    base[i] = new A4();
    break;
    }
}

struct timespec start, end;
clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &start);
for ( int i = 0; i < 100000; ++i ) {
    base[i]->calculate( &array[i] );
}
clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &end);

unsigned long long time_elapsed = timespecDiff(&end, &start);
cout << time_elapsed / 1000000000.0 << endl;
}

我的系统是Linux、Fedora13、GCC4.4.2。代码是用g++-o3编译的。第一个是test1,第二个是test2。

现在我在控制台中看到:

[Ignat@localhost circuit_testing]$ ./test2 && ./test2 
0.0153142
0.0153166

好吧,或多或少,我想。然后,这个:

[Ignat@localhost circuit_testing]$ ./test2 && ./test2 
0.01531
0.0152476

25%应该在哪里可见?第一个可执行文件怎么能比第二个更慢呢?

我之所以这么问是因为我正在做一个项目,这个项目涉及调用像这样一行中的许多小函数来计算数组的值,而我继承的代码执行非常复杂的操作来避免虚拟函数调用开销。现在这个著名的电话在哪里?