这种手动去虚拟化合法/可行吗？

Posted 2023-02-22

【中文标题】这种手动去虚拟化合法/可行吗？

【英文标题】：Is this manual devirtualization legal / viable?

【发布时间】：2019-11-06 09:32:16

【问题描述】：

对于我的一个项目，我终于需要使用我的第一个多态类（std::cout 除外）。

我正在研究如何确保至少在某些情况下我有 100% 的非虚拟化调用。

这段代码合法可行吗？

dynamic_cast 会有多慢？如果我在构造函数中支付一次，那么我将始终可以直接使用 B 类，所以这听起来不错？

C 风格转换之后会很快还是我必须存储指向B 的指针？

struct A
    virtual void x();
;

struct B : A
    void x() override;
;

struct X
    A *a;
    bool fB;

    X(A &a) : a(&a), fB( dynamic_cast<B *>(&a) )

    void f()
        if (fB)
            ((B*)a)->x();
        else
            a->x();
        
    
;


void fn(A &a)
    X x(a);

    x.f();



int main()
    B b;

    X x(b);

    x.f();

【问题讨论】：

多态性的好处是虚函数将被解析并自动调用正确的类。所以你不需要fB 或动态演员表。只需 void f() a->x(); 应该可以正常工作。

作为一般提示：所有 C 风格的转换都应该被视为你做错了什么的危险信号。

看来你没有抓住重点。循环调用非去虚拟化的虚函数，每次都会解析虚函数。

因为我想要性能，但我不想改变X的类型，否则我会使用模板

那么自然而然的后续问题是，您是否已将其视为程序中的前一两个瓶颈？所有手动和手工优化（包括编译时多态性或其他绕过虚拟分派的尝试）都会导致代码晦涩难懂，需要大量文档来解释所做的事情以及原因。它也往往会导致模糊的错误，需要大量的额外测试。如果做得不好，根本不会导致“效率”发生任何（实际或感知的）变化。

【参考方案1】：

对于您现有的代码，我实际上希望您的编译器优化掉 if 语句和您的强制转换，因为这会影响代码。

从编译器的角度来看，您的代码库可能如下所示：

struct A
    virtual void x();
;

struct B : A
    void x() override;
;

struct C : B
    void x() override;
;

因此，当 is 看到您的演员表和函数调用时：static_cast<B*>(a)->x() 它仍然必须访问与调用 a->x() 时相同的虚拟表，因为可能存在潜在的 C 类。 （请注意，我使用的是 static_cast，因为 c 风格的强制转换是错误的来源）

如果您想直接调用 B，最好将方法或类设为 final。另一个好方法是使用配置文件引导优化，在这种情况下，他们经常比较 vtable 指针。

回答你的附带问题？

代码合法吗？是的。 这可行吗？是的，鉴于上述说明。 dynamic_cast 的速度有多慢？慢，我会争辩为此写一个好的基准，但是，我不知道如何做到这一点并使其变得现实。 这是一种好的做法吗？不，它会降低多态性的可用性。 static_cast 会很快吗？是的，它很快，在这种特定情况下，不需要任何说明。与 bool 相比，存储指向 B 的指针在复杂继承的特定情况下都可以得到改善。如果它需要额外的内存，它也可能导致性能下降。只需在您的可执行文件中添加额外的程序集，就可以实现另一个减少。

我的建议，尤其是因为您是 C++ 新手：不要这样做或任何其他手动优化。编译器可以为您做很多事情。每次手动优化都会导致之后的额外维护，只有在您确实遇到性能问题时才使用这些技巧。

哦，如果你想知道它的实际汇编代码是什么，你可以在compiler explorer进行实验

【参考方案2】：

您尝试将虚拟调用更改为分支。

我已经不确定它是否更快，

但更糟糕的是，您不会删除虚拟调用，因为 B 可以有子子级，您至少必须使 void B::x() final 允许编译器对调用进行虚拟化。

如果编译器可以像main 那样访问具体类型（和代码），它可能能够单独对调用进行去虚拟化。