C++ 用代码调用func和直接调用代码在性能上有什么区别吗？ (来自 python )

Question

我来自 Python，对 C++ 还是个新手。现在我想知道调用函数是否比调用 func 本身的代码在性能上更慢？

一些例子。

struct mynum {
public:
     int m_value = 0;
     constexpr 
     int value() { return m_value; }

     // Say we would create a func here.
     // That wants to use the value of "m_value"
     // Is it slower to use "value()" instead of "m_value"?
     // Even if the difference is very small.
     // Or is there indeed no difference because everything gets compiled.
     void somefunc() {
         if(value() == 0) {}
     }

}

Answer 1

如果函数体在调用时可用，编译器很可能会尝试自动将其内联(“inline”关键字只是一个提示)或将其保留为函数体。在这两种情况下，您可能都处于最佳路径，因为编译器非常擅长此类决策 - 或者比我们更好。

如果编译器只知道函数原型(prototype)(声明)并且主体在另一个编译单元(*.cpp 文件)中定义，那么您可能会遇到一些问题:

1. 尽管处理器在过去 10 年左右的时间里在这些事情上变得非常高效，但处理器管道(和推测执行)可能会停止，这可能会调用您几个周期。甚至动态分支优化也变得如此出色，以至于没有必要像我们 20 年前那样重新排列顺序或 if/else(尽管对于微处理器来说仍然是必需的)。

2. 寄存器优化将显示一个干净的切面，这将主要影响一些密集型计算。基本上，处理器运行优化来决定正在使用的变量将驻留在哪些寄存器中。当您进行调用时，只有其中几个会被保证保留，所有其他的都需要在函数返回时重新加载。如果事件变量的数量很大，加载/卸载会影响性能，但这种情况很少见。

3. 如果函数是虚方法，则对虚表的间接查找可能会增加十个循环。如果编译器确切知道将调用哪个类，那么编译器可能会将调用去虚拟化，因此此成本实际上可能与普通函数相同。在更复杂的情况下，使用多层多态性，虚拟调用可能需要多达 20 个周期。在我的 2 层测试中，AMD Zen3(Threadripper)的成本平均为 5-7 个周期。

但总的来说，如果函数调用不是虚拟的，那么成本真的可以忽略不计。有些程序员发誓要内联所有内容，但如果我的经验值得一提的话，我已经以编程方式生成的代码 100% 内联，并且相同的代码单独编译，性能基本相同。