由上圖得到每種特性的運(yùn)行時(shí)開銷如下:
特性 |
時(shí)間開銷 |
空間開銷 |
RTTI |
幾次整形比較和一次取址操作(可能還會(huì)有1、2次整形加法) |
每類型一個(gè)type_info對(duì)象(包括類型ID和類名稱),典型情況下小于32字節(jié)
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虛函數(shù) |
一次整形加法和一次指針間接引用 |
每類型一個(gè)虛表,典型情況下小于128字節(jié)
每對(duì)象若干個(gè)(大部分情況下是一個(gè))虛表指針,典型情況下小于8字節(jié)
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虛基類 |
從虛繼承的子類中訪問(wèn)虛基類的數(shù)據(jù)成員或其虛函數(shù)時(shí),將增加兩次指針間接引用和一次整形加法(部分情況下可以優(yōu)化為一次指針間接引用)。 |
每類型一個(gè)虛基類表,典型情況下小于32字節(jié)
每對(duì)象若干虛基類表指針,典型情況下小于8字節(jié)
在同時(shí)使用了虛函數(shù)的時(shí)候,虛基類表可以合并到虛表(virtual table)中,每對(duì)象的虛基類表指針(vbptr)也可以省略(只需vptr即可)。實(shí)際上, 很多實(shí)現(xiàn)都是這么做的。
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* 其中“每類型”或“每對(duì)象”是指用到該特性的類型/對(duì)象。對(duì)于未用到這些功能的類型及其對(duì)象,則不會(huì)增加上述開銷 |
可見,關(guān)于老天“餓時(shí)掉餡餅、睡時(shí)掉老婆”等美好傳說(shuō)純屬謠言。但凡人工制品必不完美,總有設(shè)計(jì)上的取舍,有其適應(yīng)的場(chǎng)合也有其不適用的地方。
C++中的每個(gè)特性,都是從程序員平時(shí)的生產(chǎn)生活中逐漸精化而來(lái)的。在不正確的場(chǎng)合使用它們必然會(huì)引起邏輯、行為和性能上的問(wèn)題。對(duì)于上述特性,應(yīng)該只在必要、合理的前提下才使用。
"dynamic_cast" 用于在類層次結(jié)構(gòu)中漫游,對(duì)指針或引用進(jìn)行自由的向上、向下或交叉強(qiáng)制。"typeid" 則用于獲取一個(gè)對(duì)象或引用的確切類型,與 "dynamic_cast" 不同,將 "typeid" 作用于指針通常是一個(gè)錯(cuò)誤,要得到一個(gè)指針指向之對(duì)象的type_info,應(yīng)當(dāng)先將其解引用(例如:"typeid(*p);")。
一般地講,能用虛函數(shù)解決的問(wèn)題就不要用 "dynamic_cast",能夠用 "dynamic_cast" 解決的就不要用 "typeid"。比如:

void rotate(IN const CShape& iS) { if (typeid(iS) == typeid(CCircle)) { // ... } else if (typeid(iS) == typeid(CTriangle)) { // ... } else if (typeid(iS) == typeid(CSqucre)) { // ... }
// ... } |
以上代碼用 "dynamic_cast" 寫會(huì)稍好一點(diǎn),當(dāng)然最好的方式還是在CShape里定義名為 "rotate" 的虛函數(shù)。
虛函數(shù)是C++眾多運(yùn)行時(shí)多態(tài)特性中開銷最小,也最常用的機(jī)制。虛函數(shù)的好處和作用這里不再多說(shuō),應(yīng)當(dāng)注意在對(duì)性能有苛刻要求的場(chǎng)合,或者需要頻繁調(diào)用,對(duì)性能影響較大的地方(比如每秒鐘要調(diào)用成千上萬(wàn)次,而自身內(nèi)容又很簡(jiǎn)單的事件處理函數(shù))要慎用虛函數(shù)。
需要特別說(shuō)明的一點(diǎn)是:虛函數(shù)的調(diào)用開銷與通過(guò)函數(shù)指針的間接函數(shù)調(diào)用(例如:經(jīng)典C程序中常見的,通過(guò)指向結(jié)構(gòu)中的一個(gè)函數(shù)指針成員調(diào)用;以及調(diào)用DLL/SO中的函數(shù)等常見情況)是相當(dāng)?shù)摹1绕鸷瘮?shù)調(diào)用本身的開銷(保存現(xiàn)場(chǎng)->傳遞參數(shù)->傳遞返回值->恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng))來(lái)說(shuō),一次指針間接引用是微不足道的。這就使得在絕大部分可以使用函數(shù)的場(chǎng)合中都能夠負(fù)擔(dān)得起虛方法的些微額外開銷。
作為一種支持多繼承的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言,虛基類有時(shí)是保證類層次結(jié)構(gòu)正確一致的一種必不可少的手段。但在需要頻繁使用基類提供的服務(wù),又對(duì)性能要求較高的場(chǎng)合,應(yīng)該盡量避免使用它。在基類中沒(méi)有數(shù)據(jù)成員的場(chǎng)合,也可以解除使用虛基類。例如,在上圖中,如果類 "BB" 中不存在數(shù)據(jù)成員,那么 "BB" 就可以作為一個(gè)普通基類分別被 "B1" 和 "B2" 繼承。這樣的優(yōu)化在達(dá)到相同效果的前提下,解除了虛基類引起的開銷。不過(guò)這種優(yōu)化也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題:從 "DD" 向上強(qiáng)制到 "BB" 時(shí)會(huì)引起歧義,破壞了類層次結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系。
上述特性的空間開銷一般都是可以接受的,當(dāng)然也存在一些特例,比如:在存儲(chǔ)布局需要和傳統(tǒng)C結(jié)構(gòu)兼容的場(chǎng)合、在考慮對(duì)齊的場(chǎng)合、在需要為一個(gè)本來(lái)尺寸很小的類同時(shí)實(shí)例化許多對(duì)象的場(chǎng)合等等。
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