实施成员函数时的额外开销强制执行

Question

实施成员函数时的额外开销强制执行

c++compiler-optimizationvirtual-functionsvtabledynamic-dispatch

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我有一个 Base 类和一个 Derived 类。 Base 类的唯一目标是确保 Derived 实现了一个成员函数。

struct Base
{
    virtual void f() = 0;
};

struct Derived : Base
{
    void f() override final {}
};

我不会对这个类进行多态处理，也就是说，我只是像这样在栈上实例化Derived类型的对象：

Derived obj;

我需要进行数百万次操作。

编辑：同时只有几个实例存在（不会导致堆栈溢出）。

在这里是否创建了 vtable（我猜是在编译时）？如果我不使用它，那么是否对我有影响（或者我是否以某种方式使用它）？使用这种设计是否有任何额外的开销需要考虑？也许有其他方法可以确保编译器在 Derived 没有实现 f() 时发出警告？

- mfnx

这个回答解决了你的问题吗？C++中final关键字用于优化吗？ - Moia

1

为什么不直接在Base中省略f()呢？如果Derived没有实现f()，那么obj.f()将无法编译通过。 - Evg

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您可以检查 Derived 的大小。在我的情况下，它是8个字节，这意味着有一个虚表指针。_也许还有另一种方法可以确保编译器在 Derived 没有实现 f() 时发出警告吗？_当您为任何 Derived 对象调用 f 而没有提供 f 时，编译将失败。还请参阅：是否可能编写一个模板来检查函数的存在？。您可以编写一个元函数来检查 f 的存在，并使用它，例如使用静态断言进行更好的诊断。 - Daniel Langr

1

如果您不使用类的多态性，可以使用CRTP模式，它a)无需额外的奇怪传递和口哨即可确保实现方法的需要b)不使用vtable并且可能会导致优化调用。 - Swift - Friday Pie

@Evg 很好的观点，但是想象一下这段代码在一个库中并且只从另一个库中调用。 - mfnx

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1个回答

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- Fareanor · Accepted Answer

这里创建了一个虚函数表吗？

是的，因为你有虚成员函数。

如果我不使用它，那么虚函数表是否对我有影响？

即使你不使用它，它仍然会影响你的 Derived 结构体的大小增加。
在这里，你的 Derived 结构体大小为8。但是如果没有虚函数表，它将只有1。

也许有另一种方式可以确保编译器在 Derived 没有实现 f() 时发出警告？

老实说，我认为你使用 Base 作为接口来强制每个派生类实现 f() 函数的解决方案是完全可以的，因为这是使用接口的确切用例。

但是，如果Derived结构的大小是一个问题（因为您说您想实例化它数百万次），也许您会对std::is_member_function_pointer类型特征感兴趣。

我不知道您打算如何实例化Derived结构，因此我无法提供完全适合您需求的代码。
但是，我正在考虑的想法等同于以下示例（通用示例）：

 #include <type_traits>

template <typename T>
void instantiate_a_lot_of_times(std::size_t nb_times)
{
    // Check if the f() member function exists
    static_assert(std::is_member_function_pointer<decltype(&T::f)>::value, "Error: The T::f() member function must be defined");

    for(std::size_t i = 0; i < nb_times; ++i)
    {
        T t;
        // Do something with t
    }
}

但要记住，这种方法的缺点是会延迟检查。
当遇到结构定义时，编译不会失败，而是在评估static_assert时失败。