c++ - 当 `virtual` 是一个相当大的开销时，是否有任何经验法则？

Question

我的问题基本上完全在标题中陈述，但是让我详细说明。

问题:
也许值得重新措辞，virtual 多么复杂/简单方法必须是，使机制产生相当大的开销？这有什么经验法则吗？例如。如果需要10分钟，使用I/O，复杂if语句、内存操作等，这不是问题。或者，如果您写 virtual get_r() { return sqrt( x*x + y*y); };并在循环中调用它，您会遇到麻烦。

我希望这个问题不是太笼统，因为我寻求一些笼统但具体的技术答案。要么很难/不可能说出来，要么虚拟调用占用了太多的时间/周期资源，而数学需要这个，I/O 这个。

也许一些技术人员知道一些通用数字进行比较或进行一些分析并可以分享一般结论。尴尬的是我不知道如何制作那些花哨的asm分析=/。

我还想给出它背后的一些基本原理，以及我的用例。

我想我看到了很多问题，人们为了性能而避免在干旱期间在森林中使用诸如开火之类的虚拟设备，并且许多人问他们“你绝对确定虚拟开销真的是你的问题吗？ ？”。

在我最近的工作中，我遇到了一个问题，我相信这个问题可以放在河的两边。

另外请记住，我不问如何改进接口(interface)的实现。我相信我知道该怎么做。我在问是否有可能知道什么时候做，或者选择正确的 bat 。

用例:

我运行了一些模拟。我有一个类，它基本上提供了一个运行环境。有一个基类和多个定义一些不同工作流的派生类。 Base 收集东西作为通用逻辑并分配 I/O 源和接收器。衍生工具或多或少地通过实现 RunEnv::run() 来定义特定的工作流程。 .我认为这是一个有效的设计。现在让我们想象一下作为工作流主题的对象可以放在 2D 或 3D 平面中。在这两种情况下，工作流程是通用的/可互换的，因此我们正在处理的对象可以具有通用接口(interface)，尽管使用非常简单的方法，例如 Object::get_r() .最重要的是，让我们为环境定义一些统计记录器。

最初我想提供一些代码片段，但最终得到了 5 个类和 2-4 个方法，即 code 的墙.我可以根据要求发布它，但它会将问题延长到当前大小的两倍。

要点是:RunEnv::run()是主循环。通常很长(5 分钟到 5 小时)。它提供基本的时间检测，调用 RunEnv::process_iteration()和 RunEnv::log_stats() .都是虚拟的。理由是。我可以推导出 RunEnv , 重新设计 run()例如对于不同的停止条件。我可以重新设计 process_iteration() ，例如要使用多线程，如果我必须处理一个对象池，请以各种方式处理它们。不同的工作流也需要记录不同的统计数据。 RunEnv::log_stats()只是将已经计算出的有趣统计信息输出到 std::ostream 中的调用.我想使用虚拟并没有真正的影响。

现在让我们说迭代通过计算对象到原点的距离来工作。所以我们有接口(interface) double Obj::get_r(); . Obj是 2D 和 3D 案例的实现。在这两种情况下，getter 都是一个简单的数学运算，包含 2-3 次乘法和加法。

我还尝试了不同的内存处理。例如。有时坐标数据存储在私有(private)变量中，有时存储在共享池中，所以即使是 get_x()可以通过实现 get_x(){return x;}; 虚拟化或 get_x(){ return pool[my_num*dim+x_offset]; }; .想象一下用 get_r(){ sqrt(get_x()*get_x() + get_y()*get_y()) ;}; 计算一些东西.我怀疑这里的虚拟化会扼杀性能。

Answer 1

x86 上 C++ 中的虚拟方法调用产生类似于(单继承)的代码:

    mov ecx,[esp+4]
    mov eax,[ecx]       // pointer to vtable
    jmp [eax]           

没有虚拟，您将节省一个 mov指令与非虚拟成员函数相比。因此，在单继承的情况下，性能影响可以忽略不计。

如果您有多重继承，或者更糟的是虚拟继承，虚拟调用可能会复杂得多。但这更多是类层次结构和体系结构的问题。

经验法则:

如果方法的主体比单个 mov 慢很多倍(>100 倍)说明 - 只需使用 virtual不要打扰。否则 - 分析您的瓶颈 并优化。

更新:

对于多重/虚拟继承案例，请查看此页面: http://www.lrdev.com/lr/c/virtual.html