c++ - 为什么虚函数调用比 dynamic_cast 快？

Question

我写了一个简单的例子，估计调用虚函数的平均时间，使用基类接口(interface)和dynamic_cast和调用非虚函数。这是它:

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <list>
#include <time.h>

#define CALL_COUNTER (3000)

__forceinline int someFunction()
{
  return 5;
}

struct Base
{
  virtual int virtualCall() = 0;
  virtual ~Base(){};
};

struct Derived : public Base
{
  Derived(){};
  virtual ~Derived(){};
  virtual int virtualCall(){ return someFunction(); };
  int notVirtualCall(){ return someFunction(); };
};


struct Derived2 : public Base
{
  Derived2(){};
  virtual ~Derived2(){};
  virtual int virtualCall(){ return someFunction(); };
  int notVirtualCall(){ return someFunction(); };
};

typedef std::list<double> Timings;

Base* createObject(int i)
{
  if(i % 2 > 0)
    return new Derived(); 
  else 
    return new Derived2(); 
}

void callDynamiccast(Timings& stat)
{
  for(unsigned i = 0; i < CALL_COUNTER; ++i)
  {
    Base* ptr = createObject(i);

    clock_t startTime = clock();

    for(int j = 0; j < CALL_COUNTER; ++j)
    {
      Derived* x = (dynamic_cast<Derived*>(ptr));
      if(x) x->notVirtualCall();
    }

    clock_t endTime = clock();
    double callTime = (double)(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC;
    stat.push_back(callTime);

    delete ptr;
  }
}

void callVirtual(Timings& stat)
{
  for(unsigned i = 0; i < CALL_COUNTER; ++i)
  {
    Base* ptr = createObject(i);

    clock_t startTime = clock();

    for(int j = 0; j < CALL_COUNTER; ++j)
      ptr->virtualCall();


    clock_t endTime = clock();
    double callTime = (double)(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC;
    stat.push_back(callTime);

     delete ptr;
  }
}

int main()
{
  double averageTime = 0;
  Timings timings;


  timings.clear();
  callDynamiccast(timings);
  averageTime = (double) std::accumulate<Timings::iterator, double>(timings.begin(), timings.end(), 0);
  averageTime /= timings.size();
  std::cout << "time for callDynamiccast: " << averageTime << std::endl;

  timings.clear();
  callVirtual(timings);
  averageTime = (double) std::accumulate<Timings::iterator, double>(timings.begin(), timings.end(), 0);
  averageTime /= timings.size();
  std::cout << "time for callVirtual: " << averageTime << std::endl;

  return 0;
}

看起来 callDynamiccast 花费了将近两倍的时间。

调用动态广播的时间:0.000240333

调用虚拟时间:0.0001401

知道为什么会这样吗？

已编辑:对象创建现在是在单独的函数中进行的，因此编译器不知道它的真实类型。几乎相同的结果。

EDITED2:创建两种不同类型的派生对象。

Answer 1

虚函数调用类似于函数指针，或者如果编译器知道类型，静态分派(dispatch)。这是常数时间。

dynamic_cast 完全不同——它使用实现定义的方式来确定类型。不是常数时间，可能遍历类层次结构(也考虑多重继承)并执行多次查找。一个实现可以使用字符串比较。因此，二维的复杂度更高。由于这些原因，实时系统经常避免/劝阻 dynamic_cast。

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