26

我正在考虑在实时应用程序中使用虚拟继承。使用虚拟继承是否会产生类似于调用虚拟函数的性能影响？有问题的对象只会在启动时创建，但我担心层次结构中的所有函数都将通过 vtable 调度，或者只有来自虚拟基类的函数才会调度。

4

4 回答 4

28

通用实现将使对虚拟基类的数据成员的访问使用额外的间接方式。

正如詹姆斯在评论中指出的那样，在多继承场景中调用基类的成员函数将需要调整this指针，如果该基类是虚拟的，那么基类子对象在派生类中的偏移量object 取决于派生类的动态类型，需要在运行时计算。

这是否对实际应用程序有任何明显的性能影响取决于许多因素：

  • 虚拟基地有数据成员吗？通常，需要从虚拟派生抽象基类，而具有任何数据成员的抽象基类通常是代码异味。

  • 假设您有带有数据成员的虚拟基地，是否在关键路径中访问？如果用户单击 GUI 中的某个按钮会导致几十个额外的间接访问，那么没人会注意到。

  • 如果避免虚拟基地，还有什么替代方案？不仅设计可能较差，替代设计也可能对性能产生影响。毕竟，它必须实现和 TANSTAAFL 相同的目标。然后你用一种性能损失换取另一种加上劣质的设计。

附加说明：看看 Stan Lippmann 的Inside the C++ Object Model，它非常彻底地回答了这些问题。

于 2011-02-04T15:27:51.493 回答
4

看看下面公布的 OOPSLA'96 的大规模实验研究。我正在复制粘贴 bibtex 条目、摘要和论文链接。我认为这是迄今为止关于该主题的最全面的实验研究。

@article{driesen1996direct,
  title={{The direct cost of virtual function calls in C++}},
  author={Driesen, K. and H{\\"o}lzle, U.},
  journal={ACM Sigplan Notices},
  volume={31},
  number={10},
  pages={306--323},
  issn={0362-1340},
  year={1996},
  publisher={ACM}
}

摘要： 我们研究了 C++ 程序中虚函数调用的直接成本，假设标准实现使用虚函数表。我们使用可执行检查和处理器模拟的组合，通过实验测量许多大型基准程序的这种开销。我们的结果表明，所测量的 C++ 程序的中位数为 5.2% 的时间和 3.7% 的指令用于调度代码。对于程序的“所有虚拟”版本，平均开销上升到 13.7%（占指令的 13%）。与标准实现相比，虚函数表实现的“thunk”变体将开销中位数减少了 21%。在未来的处理器上，这些开销可能会适度增加

http://www.cs.ucsb.edu/~urs/oocsb/papers/oopsla96.pdf

于 2011-02-04T17:52:26.783 回答
0

你确定你的意思是虚拟继承？如果是这样，它与普通虚函数调用的成本相同。vtable 链式搜索只遵循指定的路径。

你说这是在启动时。您的磁盘开销（从简单地将代码加载到内存中）可能需要比六条指令多几个数量级的时间来进行 vtable 查找。如果您可以对此进行分析并发现差异，我会感到有些惊讶。

于 2011-02-04T15:56:58.753 回答
0

在不检查编译或运行时细节的情况下，根据我使用 GNU C++17 的测试，访问虚拟基类中的数据成员对性能没有影响。

于 2021-07-29T19:51:31.697 回答