在性能方面，虚拟方法和std :: function成员变量相比如何？

Question

在性能方面，虚拟方法和std :: function成员变量相比如何？

c++performanceinheritancelambdavirtual-functions

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游戏引擎有这个类:

class  MouseListener{
public :
MouseListener();
virtual void OnMouseDown(int mx,int my);
virtual void OnMouseUp(int mx,int my);
.
.
.
};

每个想监听鼠标输入的对象都必须继承该类并重写其方法。为了避免每次声明新类型，该类被修改为：

每个希望监听鼠标输入的对象，都需要继承该类并覆盖其方法。为了避免每次都需要声明一个新类型，该类被修改为：

class  MouseListener{
public :
MouseListener();
std::function <void(MouseListener*,int,int)>OnMouseDown;
std::function <void(MouseListener*,int,int)>OnMouseUp;
.
.
.
};

现在可以通过以下方式使用该类：

MouseListener * m = new MouseListener();
m->OnMouseDown = [](MouseListener * thiz,int x,int y){
   //// do something
};

仅调用输入系统中不为 null（已分配）的 MouseListener 函数（thiz = 鼠标侦听器）。如果知道该类来自外部库（静态链接），从性能角度来看，哪个更好？

注意：除非接收到鼠标事件，否则不会调用这些函数中的任何一个函数；当发生鼠标事件时，针对每个监听鼠标输入的对象调用相应的函数（不应该很多，少于50个）

- Dhia Hassen

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我已经摆脱了调用虚函数的额外开销，这是错误的；事实上，您增加了至少一个间接步骤。 std::function内部同样使用虚函数实现。编译器必须从隐藏在std::function中的指针中提取vtable并进行间接调用，而不是检索类vtable插槽并进行间接调用。作为额外的缺点，std::function非常复杂，以至于我从未见过编译器对其进行任何解虚拟化处理，在许多情况下它会对“普通”的虚函数进行处理。 - Matteo Italia

"我摆脱了开销"。这样大胆的声明不能没有分析，你之前和之后有对代码进行过分析吗？ - StoryTeller - Unslander Monica

不，源代码非常庞大，我还没有做任何更改，我需要先了解一些答案。 - Dhia Hassen

@iMoses，你能否澄清一下原因？ - Dhia Hassen

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那是1年前，我运行了引擎的分析器，发现std::function更好，因为它避免了额外的调用。 - Dhia Hassen

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- David Haim · Accepted Answer

这实际上取决于虚函数和函数对象的使用方式。

尽管std::function可能比虚调用慢*，但是std::function具有短缓冲区优化，这可以避免动态内存分配(通常会在虚函数版本中出现)。这本身可能比您使用普通多态性能更快。

在内部(但不能保证)，std::function对象无论如何都使用虚拟调用进行类型抹除，因此我认为差异微不足道。

提示-确保通过调用if(static_cast<bool>(myFunction))检查std::function是否有效。编译器将插入检查以查看函数是否为空。如果不为空，程序将抛出std::bad_function_call。开发者检查将使编译器在优化打开时删除其检查和与std::bad_function_call相关的代码，留下更加平滑的汇编代码。

在处理性能和C++时，在我的经验中，优化内存分配、线程间争用和与高速缓存不良工作的数据结构相比，优化CPU部分(如虚函数vs.std::function)要重要得多。

*一个不错的编译器可以将类型抹除实现为虚函数+给定的lambda作为内联函数。理论上，它不应该比常规虚函数慢。另一方面，如果函数对象得到一个不可内联的可调用对象，例如一个函数指针，则可能使用两个间接引用来启动函数。这可能比常规虚拟调用慢。它取决于情况。