Question

在学校，我们关于C ++中的virtual函数，以及它们如何已解决（或找到或匹配，在执行时而不是编译时，我不知道术语是什么 - 我们不是用英语学习。老师还告诉我们，编译时分辨率比执行时间快得多（并且它是有意义的）。但是，快速实验会暗示其他情况。我已经建立了这个小程序：

#include <iostream>
#include <limits.h>

using namespace std;

class A {
    public:
    void f() {
        // do nothing
    }
};

class B: public A {
    public:
    void f() {
        // do nothing
    }
};

int main() {
    unsigned int i;
    A *a = new B;
    for (i=0; i < UINT_MAX; i++) a->f();
    return 0;
}

我编写了上面的程序，并将其命名为normal。然后，我将A修改为如下所示：

class A {
    public:
    virtual void f() {
        // do nothing
    }
};

编译并命名为virtual。以下是我的结果：

[felix@the-machine C]$ time ./normal 

real    0m25.834s
user    0m25.742s
sys 0m0.000s
[felix@the-machine C]$ time ./virtual 

real    0m24.630s
user    0m24.472s
sys 0m0.003s
[felix@the-machine C]$ time ./normal 

real    0m25.860s
user    0m25.735s
sys 0m0.007s
[felix@the-machine C]$ time ./virtual 

real    0m24.514s
user    0m24.475s
sys 0m0.000s
[felix@the-machine C]$ time ./normal 

real    0m26.022s
user    0m25.795s
sys 0m0.013s
[felix@the-machine C]$ time ./virtual 

real    0m24.503s
user    0m24.468s
sys 0m0.000s

似乎有一个稳定的~1秒的差异有利于虚拟版本。这是为什么？

相关与否：双核奔腾@ 2.80Ghz，两次测试之间没有额外的应用程序运行。 Archlinux与gcc 4.5.0。正常编译，如：

$ g++ test.cpp -o normal

此外，-Wall也不会吐出任何警告。

修改：我已将我的计划分为A.cpp，B.cpp和main.cpp。另外，我将f()（A::f()和B::f()）函数实际上做某事（x = 0 - x其中x是{ {1}} public成员int，在A中初始化为1）。将其编译为六个版本，这是我的最终结果：

A::A()

虚拟时未优化仍然快1秒，我觉得有点奇怪。但这是一个很好的实验，并感谢你们所有人的答案！

Answer 1

一旦vtable在缓存中，实际执行某些操作的虚拟和非虚函数之间的性能差异非常小。在使用C ++开发软件时，您通常不应该关注自己。正如其他人所指出的那样，在C ++中对未经优化的代码进行基准测试是毫无意义的。

Answer 2

分析未经优化的代码几乎毫无意义。使用-O2生成有意义的结果。使用-O3可能会导致更快的代码，但除非您将A::f和B::f分别编译为main（即，在单独的编译单元中），否则它可能无法生成实际结果

根据反馈，甚至可能-O2过于激进。 2 ms的结果是因为编译器完全优化了循环。直接电话不快;事实上，应该很难观察到任何明显的差异。将f的实现移动到单独的编译单元中以获取实数。在.h中定义类，但在自己的.cc文件中定义A::f和B::f。

Answer 3

考虑到CPU在重新组织你的代码，交错计算和内存访问的过程中做了多少，我不会过多地读到4％的差异 - 这是不值得担心的，因为你无法得出任何合理的结论来自这样的微基准。

尝试真正的计算，通过实际内存访问来了解虚拟方法花费多少钱。虚拟方法本身通常不是问题 - 现代cpu会将vtable中的指针提取与其他工作交错 - 缺少内联会导致性能下降。

Answer 4

鉴于程序的简单性，编译器很有可能优化某些东西，或沿着那条线的东西。增加复杂性/使编译器完全按照你想要的方式编译是你应该针对这种事情的东西（在运行时差异是我相信只有2个解引用，所以比函数调用的其余部分少）。实现这一点的一种方法是，正如@Marcelo所说，在主文件的单独文件中编译A和B - 我会更进一步，在每个文件中编译它们。但是，我不同意他的意思，由于上述原因，你应该关闭优化，以便编译器生成代码的字面翻译，并且不会删除。

为什么执行时方法解析比编译时解析更快？

4 个答案: