当从派生的立即对象间接调用非重写基方法中的虚拟方法时，是否执行vtable查找
Is a vtable lookup performed when indirectly calling a virtual method in a non-overridden base method from a derived immediate object?
这个问题是这个问题的一个稍微复杂一些的版本，已经得到了很好的回答。在答案中使用的语义中，我指的是虚拟调用的实现级别(即通常的vtable查找(。
基类使用在某些派生类中重写的虚拟成员来实现成员(通常是非虚拟的(。当使用派生的立即对象(不涉及指针或引用(来调用此成员时，是否涉及vtable查找？
以下是我想到的最简单的场景：
class A
{
public:
void generic_method()
{
// Do some stuff
specialized_method();
}
virtual void specialized_method(); // Details are useless here.
};
class B : public A
{
public:
void specialized_method() override;
};
int main()
{
// I don't want neither need type resolution at runtime.
// Using the immediate object
B b;
// Is there a vtable lookup for the indirect `specialized_method` call here?
b.generic_method();
}
涉及的每个类型都可以在编译时解析。因此，在这种情况下，我期待着直接调用，但我是否以某种方式阻止了这样的优化？
更多上下文
我不喜欢在我的用例中依赖编译器优化。以下是我正在努力实现的目标。任何建议都是受欢迎的。
generic_method是一种算法- 这依赖于某个容器的初始化。在这里，我希望用户可以完全自由地设置每个值。但是我想保证容器的结构是有效的
- 因此，我将初始化母类中的结构(这不是微不足道的(，并让用户重写返回每个值(代码中的
specific_method(的函数来填充容器。它将用于每个容器入口 - 这个容器通常非常大，而且特定的方法非常快，所以虚拟调用开销是相关的
我的想法：
- 不要依赖继承，而是使用lambda表达式作为参数。但是
this不会被捕获，我不想更改访问说明符 - 我可以把初始化这个容器的责任交给每个子类的构造函数。但我不能强制执行，也不能在代码中真正明确：我必须依靠文档来激励程序员用户以我想要的安全方式初始化容器
- 使用纯虚拟方法作为专用方法会在编译时强制类型的解析并防止vtable查找吗
- 使用奇怪的重复模板模式(CRTP(来实现静态多态性
在A::generic_method中：由于specialized_method();实际上是this->specialized_method();，因此将执行动态绑定(例如vtable查找(。
B::generic_method是从A继承的，所以b.generic_method()是到A::generic_method的静态绑定(在这个调用中有我上面讨论过的specialized_method的动态绑定(
现代编译器可以优化并完全跳过vtable查找，如果它们可以"；参见"；对象的真实类型(优化称为去机会化(。gcc在我所有的测试中都表现出了失误，而(令我惊讶的是(clang在大多数情况下都不能。
用CCD_ 11对gcc 10.2和clang 11.0.0进行了各项试验。
情况：没有虚拟析构函数
导螺杆连杆
情况1：可以跳过vtable查找
auto t1()
{
B b{};
b.generic_method();
}
auto t2(B b)
{
b.generic_method();
}
对于t1，gcc和clang都跳过vtable查找，直接调用B::specialized_method()。对于t2，只有gcc执行优化：
gcc输出：
t1():
sub rsp, 24
mov QWORD PTR [rsp+8], OFFSET FLAT:_ZTV1B+16
lea rdi, [rsp+8]
call B::specialized_method()
add rsp, 24
ret
t2(B):
jmp B::specialized_method()
Clang输出
t1(): # @t1()
push rax
mov qword ptr [rsp], offset vtable for B+16
mov rdi, rsp
call B::specialized_method()
pop rax
ret
t2(B): # @t2(B)
mov rax, qword ptr [rdi]
jmp qword ptr [rax] # TAILCALL
情况2：绑定必须是动态的，不能被破坏：
auto t3(B& b)
{
b.generic_method();
}
auto t4(B* b)
{
b->generic_method();
}
t3(B&): # @t3(B&)
mov rax, qword ptr [rdi]
jmp qword ptr [rax] # TAILCALL
t4(B*): # @t4(B*)
mov rax, qword ptr [rdi]
jmp qword ptr [rax] # TAILCALL
情境：虚拟析构函数
导螺杆连杆
情况1：可以跳过vtable查找
auto t1()
{
B b{};
b.generic_method();
}
auto t2(B b)
{
b.generic_method();
}
auto t5()
{
std::unique_ptr<B> b = std::make_unique<B>();
b->generic_method();
}
auto t6()
{
std::unique_ptr<A> b = std::make_unique<B>();
b->generic_method();
}
auto t7()
{
B* b = new B{};
b->generic_method();
delete b;
}
auto t8()
{
A* b = new B{};
b->generic_method();
delete b;
}
Gcc对所有的例子都执行去机会化，而clang对任何例子都不执行：
Gcc输出：
t1():
sub rsp, 24
mov QWORD PTR [rsp+8], OFFSET FLAT:_ZTV1B+16
lea rdi, [rsp+8]
call B::specialized_method()
add rsp, 24
ret
t2(B):
jmp B::specialized_method()
t5():
push r12
mov edi, 8
push rbp
sub rsp, 8
call operator new(unsigned long)
mov QWORD PTR [rax], OFFSET FLAT:_ZTV1B+16
mov rdi, rax
mov rbp, rax
call B::specialized_method()
mov rax, QWORD PTR [rbp+0]
mov rdi, rbp
mov rax, QWORD PTR [rax+16]
add rsp, 8
pop rbp
pop r12
jmp rax
mov r12, rax
jmp .L8
t5() [clone .cold]:
.L8:
mov rax, QWORD PTR [rbp+0]
mov rdi, rbp
call [QWORD PTR [rax+16]]
mov rdi, r12
call _Unwind_Resume
t6():
push r12
mov edi, 8
push rbp
sub rsp, 8
call operator new(unsigned long)
mov QWORD PTR [rax], OFFSET FLAT:_ZTV1B+16
mov rdi, rax
mov rbp, rax
call B::specialized_method()
mov rax, QWORD PTR [rbp+0]
mov rdi, rbp
mov rax, QWORD PTR [rax+16]
add rsp, 8
pop rbp
pop r12
jmp rax
mov r12, rax
jmp .L12
t6() [clone .cold]:
.L12:
mov rax, QWORD PTR [rbp+0]
mov rdi, rbp
call [QWORD PTR [rax+16]]
mov rdi, r12
call _Unwind_Resume
t7():
push rbp
mov edi, 8
call operator new(unsigned long)
mov QWORD PTR [rax], OFFSET FLAT:_ZTV1B+16
mov rbp, rax
mov rdi, rax
call B::specialized_method()
mov rax, QWORD PTR [rbp+0]
mov rdi, rbp
pop rbp
mov rax, QWORD PTR [rax+16]
jmp rax
t8():
push rbp
mov edi, 8
call operator new(unsigned long)
mov QWORD PTR [rax], OFFSET FLAT:_ZTV1B+16
mov rbp, rax
mov rdi, rax
call B::specialized_method()
mov rax, QWORD PTR [rbp+0]
mov rdi, rbp
pop rbp
mov rax, QWORD PTR [rax+16]
jmp rax
叮当声输出：
t1(): # @t1()
push rax
mov qword ptr [rsp], offset vtable for B+16
mov rdi, rsp
call qword ptr [rip + vtable for B+16]
pop rax
ret
t2(B): # @t2(B)
mov rax, qword ptr [rdi]
jmp qword ptr [rax] # TAILCALL
t5(): # @t5()
push r14
push rbx
push rax
mov edi, 8
call operator new(unsigned long)
mov rbx, rax
mov qword ptr [rax], offset vtable for B+16
mov rdi, rax
call qword ptr [rip + vtable for B+16]
mov rax, qword ptr [rbx]
mov rdi, rbx
add rsp, 8
pop rbx
pop r14
jmp qword ptr [rax + 16] # TAILCALL
mov r14, rax
mov rax, qword ptr [rbx]
mov rdi, rbx
call qword ptr [rax + 16]
mov rdi, r14
call _Unwind_Resume
t6(): # @t6()
push r14
push rbx
push rax
mov edi, 8
call operator new(unsigned long)
mov rbx, rax
mov qword ptr [rax], offset vtable for B+16
mov rdi, rax
call qword ptr [rip + vtable for B+16]
mov rax, qword ptr [rbx]
mov rdi, rbx
add rsp, 8
pop rbx
pop r14
jmp qword ptr [rax + 16] # TAILCALL
mov r14, rax
mov rax, qword ptr [rbx]
mov rdi, rbx
call qword ptr [rax + 16]
mov rdi, r14
call _Unwind_Resume
t7(): # @t7()
push rbx
mov edi, 8
call operator new(unsigned long)
mov rbx, rax
mov qword ptr [rax], offset vtable for B+16
mov rdi, rax
call qword ptr [rip + vtable for B+16]
mov rax, qword ptr [rbx]
mov rdi, rbx
pop rbx
jmp qword ptr [rax + 16] # TAILCALL
t8(): # @t8()
push rbx
mov edi, 8
call operator new(unsigned long)
mov rbx, rax
mov qword ptr [rax], offset vtable for B+16
mov rdi, rax
call qword ptr [rip + vtable for B+16]
mov rax, qword ptr [rbx]
mov rdi, rbx
pop rbx
jmp qword ptr [rax + 16] # TAILCALL
情况2：绑定必须是动态的，不能被破坏：
auto t3(B& b)
{
b.generic_method();
}
auto t4(B* b)
{
b->generic_method();
}
t3(B&): # @t3(B&)
mov rax, qword ptr [rdi]
jmp qword ptr [rax] # TAILCALL
t4(B*): # @t4(B*)
mov rax, qword ptr [rdi]
jmp qword ptr [rax] # TAILCALL
generic_method()函数有一个隐式A* const this参数，因此您错误地认为没有涉及指针或引用。函数的主体不知道是谁在调用它，所以它需要进行vtable查找，以确定要调用哪个specialized_method()函数。
想象一下A是在某个库中定义的，我编写了一个从A派生的新的C类。这个库已经编译好了，正被链接到我的程序中，它怎么知道它需要调用C::specialized_method()？
理论上，编译器可能有足够的知识来知道generic_method()只在B对象上被调用，或者它可以为每次调用内联generic_method()，但你不应该依赖于此。除了最简单的例子之外，它也不太可能做到这一点。
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