C++对象模型——函数的效能(第四章)

4.3 函数的效能

在下面的这组测试中,在不同的编译器上计算两个3D点,其中用到一个nonmember friend function,一个member function,以及一个 virtual member function,并且 virtual member function分别在单一,虚拟,多重继承三种情况下执行.下面就是nonmember function:

void cross_product(const Point2d &pA, const Point3d &pB) {
	Point3d pC;
	pC.x = pA.y * pB.z - pA.z * pB.y;
	pC.y = pA.z * pB.x - pA.x * pB.z;
	pC.z = pA.x * pB.y - pA.y * pB.x;
}

main()函数看起来像这样(调用的是nonmember function):

main() {
	Point3d pA(1.725, 0.875, 0.478);
	Point3d pB(0.315, 0.317, 0.838);                                                                               
	
    for (i = 0; i < 10000000; i++) {
		pA.cross_product(pA, pB);
    }
	return 0;
}

如果调用不同形式的函数,测试出的结果也是不同的.

在单一继承时情况下执行这项测试时,每多一层继承,virtual function的执行时间就有明显的增加.原因是:不管单一继承的深度如何,主循环中用以调用函数的码事实上是完全相同的;同样的道理,对于坐标值的处理也是完全相同的,其间的不同,就是cross_product()中出现的局部性Point3d
class object pC.于是default Point3d constructor被调用了一千万次.增加继承深度,就多增加执行成本,这一事实反映出pC身上的constructor的复杂度.这也能够解释为什么多重继承的调用另有一些额外负担.

导入 virtual function后,class constructor将获得参数以设定 virtual table指针.每多一层继承,就会多增加一个额外的vptr设定.此外,下面这个测试操作会插入到constructor中,以回溯兼容C++2.0:

// 在每一个base和derived class constructor中被调用
if (this || this = new(sizeof(*this))
	// user code goes here

在导入 new 和 delete 运算符之前,承担 class 内存管理的唯一方法就是在constructor中指定 this 指针.

在这些编译器中,每一个额外的base class 或额外的单一继承层次,其constructor内会被加入另一个对 this 指针的测试.若执行这些constructor一千万次,效率就会因此下降至可以测试的程度.

局部性的pC class object即使未被使用,它还是需要一个constructor--但是可以经由消除对局部对象的使用,而消除其constructor的调用操作.