Question

使用std::visit / std::variant时，我在分析器输出中看到std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl函数占用的时间最多。

我做了这样的测试：

// 3 class families, all like this
class ElementDerivedN: public ElementBase
{
    ...
        std::variant<ElementDerived1*, ElementDerived2*,... > GetVariant() override { return this; }
}

std::vector<Element*> elements;
std::vector<Visitor*> visitors;
std::vector<Third*>   thirds;

// prepare a hack to get dynamic function object:
template<class... Ts> struct funcs : Ts... { using Ts::operator()...; };
template<class... Ts> funcs(Ts...) -> funcs<Ts...>;

// demo functions:
struct Actions { template < typename R, typename S, typename T> void operator()( R*, S*, T* ) {} };
struct SpecialActionForElement1{ template < typename S, typename T > void operator()( Element1*, S*, T* ) {} };


for ( auto el: elements )
{
    for ( auto vis: visitors )
    {
        for ( auto th: thirds )
        {
            std::visit( funcs{ Actions(), SpecialActionForElement1Derived1()}, el->GetVariant(), vis->GetVariant(), th->GetVariant() );
        }
    }
}

如上所述，std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<...>需要花费大量时间。

问：由于在每次访问调用时生成的生成的n维函数数组是从调用调用到相同的调用，因此将它保持在std::visit的调用之间会很好。这可能吗？

也许我走错了路，如果是的话，请告诉我！

编辑：使用标准fedora安装的编译器gcc7.3。 std-lib在g ++中用作标准（这是什么）

构建选项：

g++ --std=c++17 -fno-rtti main.cpp -O3 -g -o go

Answer 1

我刚看了一个更简单的example。该表是在编译时生成的。时间可能花费在std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<...>生成的lambda中。出于某种原因，这些基本上呼叫访问者的lambda不会省略检查变体的实际类型。

此函数允许编译器为访问lambda的四个不同版本创建代码，内联到std::visit内部创建的lambda，并将指向这些lambda的指针存储在静态数组中：

double test(std::variant<int, double> v1, std::variant<int, double> v2) {
    return std::visit([](auto a, auto b) -> double {
        return a + b;
        }, v1, v2);
}

这是在测试中创建的：

  (...) ; load variant tags and check for bad variant
  lea rax, [rcx+rax*2] ; compute index in array
  mov rdx, rsi
  mov rsi, rdi
  lea rdi, [rsp+15]
  ; index into vtable with rax
  call [QWORD PTR std::__detail::__variant::(... bla lambda bla ...)::S_vtable[0+rax*8]]

这是为<double, double>访问者生成的：

std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<std::__detail::__variant::_Multi_array<double (*)(test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&, std::variant<int, double>&, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&)>, std::tuple<test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&>, std::integer_sequence<unsigned long, 1ul, 1ul> >::__visit_invoke(test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&):
; whew, that is a long name :-)
; redundant checks are performed whether we are accessing variants of the correct type:
      cmp BYTE PTR [rdx+8], 1
      jne .L15
      cmp BYTE PTR [rsi+8], 1
      jne .L15
; the actual computation:
      movsd xmm0, QWORD PTR [rsi]
      addsd xmm0, QWORD PTR [rdx]
      ret

如果探查器将这些类型检查的时间和内联访问者的时间归因于std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<...>，而不是为您提供深度嵌套的lambda的完整800多个字符名称，我不会感到惊讶。

我在这里看到的唯一通用优化潜力是省略lambda中不良变体的检查。由于lambda只通过函数指针调用，只有匹配的变量，编译器将很难静态发现检查是多余的。

我看了same example compiled with clang and libc++。在libc ++中，冗余类型检查被消除，因此libstdc ++还不是最优的。

decltype(auto) std::__1::__variant_detail::__visitation::__base::__dispatcher<1ul, 1ul>::__dispatch<std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&>(std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&): # @"decltype(auto) std::__1::__variant_detail::__visitation::__base::__dispatcher<1ul, 1ul>::__dispatch<std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&>(std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&)"
  ; no redundant check here
  movsd xmm0, qword ptr [rsi] # xmm0 = mem[0],zero
  addsd xmm0, qword ptr [rdx]
  ret

也许您可以检查生产软件中实际生成的代码，以防它与我的示例中的代码不相似。

优化std :: visit可能吗？

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