为什么提升::功能很慢

Why is boost::function slow?

本文关键字：功能 为什么      更新时间：2023-10-16

我正在做一些定时测试，我的测试之一是比较调用函数的不同方式。我使用各种方法调用了 N 个函数。我尝试了常规函数调用、虚拟函数调用、函数指针和 boost：：function。

我在 Linux 中使用 gcc 和 -O3 优化来做到这一点。

正如预期的那样，虚拟调用比常规函数调用慢。然而，令人惊讶的是，boost：：函数的时钟速度比虚拟调用慢 33%。

还有其他人注意到这一点吗？有什么线索可以理解为什么会这样吗？

如果可能的话，编译器可以内联常规函数，但boost::function永远不能内联。这是一个很大的区别。

第二个区别是，boost::function实现了类型擦除，这意味着它使用间接寻址来调用实际函数。意味着它首先调用一个虚拟函数，然后调用你的函数。所以通常它涉及（最少）两个函数调用（其中一个是virtual）。这是巨大的差异。

因此，基于此分析，可以推断出这一点（甚至无需编写测试代码）：

slowest ------------------------------------------------------> fastest 
        boost::function < virtual function < regular function 
slowest ------------------------------------------------------> fastest

在您的测试代码中确实如此。

请注意，std::function也是如此（自 C++11 起可用）。

boost::function不仅可以

保存函数指针，还可以保存任意对象的整个副本，它调用可能的虚拟operator()。

它

可以帮助了解它是如何工作的（用于阐述）。

下面是一个boost::function型技巧的玩具实现：

struct helper_base { virtual void do_it() = 0; };
template<typename Func>
struct helper:helper_base {
  Func func;
  helper(Func f):func(f) {}
  virtual void do_it() override { func(); }
};
struct do_something_later {
  boost::unique_ptr<helper_base> pImpl;
  template<typename Func>
  do_something_later( Func f ):pImpl(make_shared<helper<Func>>(f))
  {}
  void operator()() { (*pImpl).do_it(); }
private:
  do_something_later( do_something_later const& ); // deleted
  void operator=( do_something_later const& ); // deleted
};

在这里，我的do_something_later获取一个任意对象（Func）并按需调用operator()。 它将我们正在调用operator()的东西的类型包装在类型纠删助手中，然后通过虚拟函数调用operator()。

Func类型可以是函数指针，也可以是带有状态的函子。 任何可以使用 operator（） 复制的东西都是公平的游戏。 就do_something_later的用户而言，只有一个二进制接口。

boost::function（和std::function）使用基本相同的技术（有很多改进）将一整套可能的接口转换为一个接口。 成本涉及调用virtual函数（或等效的间接级别）。

观察到缓慢的真正原因是，除了两个间接寻址之外，boost::function将指针与零进行比较。如果省略此测试，则调用的执行速度将与虚拟函数一样快（这也涉及两个间接 - 一个指向 vtable 的指针，另一个指向实际函数的指针）。

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