在 C 中实现类似 OO 的代码封装和多态性的一种常见方法是将不透明指针返回到包含一些函数指针的结构。这是一种非常常见的模式,例如在 Linux 内核中。
使用函数指针而不是函数调用会引入开销,由于缓存,该开销几乎可以忽略不计,正如其他问题中已经讨论的那样。
然而,随着 GCC (>4.6) 的新 -fwhole-program 和 -flto 优化选项,情况发生了变化。
libPointers.c
#include <stdlib.h>
#include "libPointers.h"
void do_work(struct worker *wrk, const int i)
{
wrk->datum += i;
}
struct worker *libPointers_init(const int startDatum)
{
struct worker *wrk = malloc (sizeof (struct worker));
*wrk = (struct worker) {
.do_work = do_work,
.datum = startDatum
};
return wrk;
}
libPointers.h
#ifndef __LIBPOINTERS_H__
#define __LIBPOINTERS_H__
struct worker {
int datum;
void (*do_work)(struct worker *, int i);
};
extern void do_work (struct worker *elab, const int i);
struct worker *libPointers_init(const int startDatum);
#endif //__LIBPOINTERS_H__
测试指针.c
#include <stdio.h>
#include "libPointers.h"
int main (void)
{
unsigned long i;
struct worker *wrk;
wrk = libPointers_init(56);
for (i = 0; i < 1e10; i++) {
#ifdef USE_POINTERS
wrk->do_work(wrk,i);
#else
do_work(wrk,i);
#endif
}
printf ("%d\n", wrk->datum);
}
使用 -O3 编译,但没有 -flto -fwhole-program 标志,testPointers 在我的机器上执行大约需要 25 秒,无论 USE_POINTERS 是否为#defined。
如果我打开-flto -fwhole-program标志,testPointers 使用 USE_POINTERS #defined 大约需要 25 秒,但如果使用函数调用,大约需要 14 秒。
这是完全预期的行为,因为我知道编译器将内联并优化循环中的函数。但是,我想知道是否有一种方法可以帮助编译器告诉它函数指针是常量,从而允许它也优化这种情况。
对于那些使用 cmake 的人,这是我编译它的方式
CMakeLists.txt
set (CMAKE_C_FLAGS "-O3 -fwhole-program -flto")
#set (CMAKE_C_FLAGS "-O3")
add_executable(testPointers
libPointers.c
testPointers.c
)