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使用多次调用的可替换方法初始化

polymorphism oop function performance c++

R zu · 技术社区 · 7 年前

我想写一个类 A 有两种方法 b 和 c 。方法 B 呼叫 C 。我希望能够替换 C 我喜欢什么都行。

我想如果我 C 函数指针或虚方法。

然而 B 将被多次调用。这两种解决方案会影响性能吗?

是否有可能重新设计它以避免使用函数指针/虚拟方法?

测试继承:

#include <iostream>
class A { 
public:
    A() {}
    void b() { c(); }
    void c() { std::cout << "1\n"; }
};

class B : public A { 
public:
    void c() { std::cout << "2\n"; }
};

int main() {
    B b;
    b.b();
}

结果:

不是2。

编辑:我想指定 C 在编译时执行。有多种形式的 C 我想插进同一个 B 方法

4 回复 | 直到 7 年前

SergeyA 7 年前

虚拟函数和函数指针都有相同的性能问题。

首先,编译器通常无法内联这些调用。一般来说,编译器必须进行真正的函数调用并承担副作用,所以许多优化技术无法执行。通常,影响是相当大的。

其次,在代码执行期间,CPU通常无法通过指针调用预取代码,因为它不知道执行将转移到哪里。然而,与分支预测器类似,硬件调用设备化器尝试根据过去的性能推测性地预取指令,并且在多次调用之后,它们都得到了培训,并在那里做得很好。然而,缺乏内联仍然会让你头疼。

gflegar 7 年前

如果不希望性能受到影响,可以使用 CRTP :

template <typename Derived>
class A { 
public:
    A() {}
    void b() { static_cast<Derived*>(this)->c(); }
    void c() { std::cout << "1\n"; }
};

class B : public A<B> { 
public:
    void c() { std::cout << "2\n"; }
};

int main() {
    B b;
    b.b();
}

现场示例: https://onlinegdb.com/SJzxbtqjz

然而,这可能不是您想要的-这完全取决于您的用例,我无法从您的问题中判断出来。确保您阅读了我上面链接的维基百科页面上的陷阱部分:

静态多态性的一个问题是,没有使用基类类似于上面示例中的“Shape”,派生类不能因为每个CRTP基类都是唯一的类型,所以可以均匀地存储。对于因此,从共享基类继承更为常见使用虚拟析构函数,如上面的示例。

编辑:

否则,您将需要按照您的建议进行操作,并付出通过函数指针的代价。然而,如果您调用的函数不是很简单,那么您可能不会看到性能上的差异。

编辑2:

编译器将完全内联调用 c() 进行适当的优化。

GCC 7.3带有-O2优化标志,代码更简单(只是为了避免 std::cout ):

template <typename Derived>
class A { 
public:
    A() {}
    int b() { return static_cast<Derived*>(this)->c(); }
    int c() { return 1; }
};

class B : public A<B> { 
public:
    int c() { return 2; }
};


int f() {
    B b;
    return b.b();
}

不会为类生成代码 B ,并为生成以下程序集 f :

f():
  mov eax, 2
  ret

现场示例: https://godbolt.org/g/Mh99bZ

R zu 7 年前

模板解决方案:

#include <iostream>

struct X1 {
    static void c() { std::cout << "1\n"; }
};

struct X2 {
    static void c() { std::cout << "2\n"; }
};

template <class X>
class A {
public:
    A() {}
    void b() { X::c(); }
};

int main() {
    A<X1> a;
    a.b();
    A<X2> b;
    b.b();
}

结果:

1
2

R zu 7 年前

带参考和模板的解决方案。

它比模板更好,因为方法 c 可以使用类中的属性 X1 。

#include <iostream>
class X1 {
public:
    X1(int v) { _v = v; }
    void c() { 
        std::cout << "X1: " << _v << "\n"; 
    }
    int _v;
};

template <typename X>
class A {
public:
    A(X& x) : _x(x) {}
    void b() { _x.c(); }
private:
    X& _x;
};
template <typename X>
A<X> make_A(X& x) { return A<X>(x); }
int main() {
    X1 x1(10);
    // A a1(x1);  ///< need c++17
    auto a = make_A(x1);  ///< works for c++11
    a.b();
}

结果:

X1: 10