C多態(tài)性引入了性能開銷，但可以通過優(yōu)化策略進(jìn)行管理。 1）虛擬表和間接函數(shù)調(diào)用添加開銷。 2）對(duì)象切片可能會(huì)導(dǎo)致問題。 3）使用最終類，淺層結(jié)構(gòu)，并考慮像CRTP這樣的模板元編程以優(yōu)化。

當(dāng)涉及C和多態(tài)性和性能領(lǐng)域時(shí)，就像在優(yōu)雅和效率之間走一根繩索一樣。這個(gè)舞蹈中是否有任何問題的問題是分層的問題，我在這里為您拆開。

讓我們深入研究C多態(tài)性的世界。這是一個(gè)強(qiáng)大的功能，使我們能夠編寫既靈活又可維護(hù)的代碼。但是，與任何強(qiáng)大的工具一樣，我們需要注意的是細(xì)微差別和潛在的陷阱，尤其是在性能方面。

了解C中的多態(tài)性

C中的多態(tài)性主要是通過虛擬功能實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)您將函數(shù)聲明為基類虛擬的函數(shù)時(shí)，您將為派生類覆蓋此功能的階段。這使您可以通過指針或?qū)惖囊脕硖幚聿煌缮惖膶?duì)象，并且在運(yùn)行時(shí)將調(diào)用正確的功能。這就像擁有一根魔杖，可以根據(jù)上下文來調(diào)用不同的咒語。

這是一個(gè)簡單的例子要說明：

類形狀{
民眾：
    虛擬void draw（）const {
        std :: cout <<“繪制形狀” << std :: endl;
    }
    Virtual?Shape（）=默認(rèn)值;
};

班級(jí)圈子：公共形狀{
民眾：
    void draw（）const覆蓋{
        std :: cout <<“繪制一個(gè)圓” << std :: endl;
    }
};

矩形類：公共形狀{
民眾：
    void draw（）const覆蓋{
        std :: cout <<“繪制矩形” << std :: endl;
    }
};

int main（）{
    shape* shapes [] = {new Circle（），new Rectangle（）};
    for（形狀*形狀：形狀）{
        Shape-> draw（）;
    }
    for（形狀*形狀：形狀）{
        刪除形狀；
    }
    返回0;
}

該代碼演示了多態(tài)性如何允許我們?cè)诓煌螤钌险{(diào)用draw()而無需在編譯時(shí)知道它們的確切類型。它優(yōu)雅而有力，但是性能呢？

性能考慮

在性能方面，由于實(shí)現(xiàn)虛擬函數(shù)的方式，多態(tài)性會(huì)引入一些開銷。這是您需要知道的：

• 虛擬表開銷：每個(gè)具有虛擬函數(shù)的類都有一個(gè)虛擬表（VTable），其中包含對(duì)實(shí)際功能的指示。這增加了每個(gè)課程的少量內(nèi)存高架。
• 間接函數(shù)調(diào)用：調(diào)用虛擬函數(shù)時(shí)，程序必須通過VTable來查找正確的函數(shù)。由于間接函數(shù)調(diào)用，這增加了性能的輕微打擊。
• 對(duì)象切片：當(dāng)您通過值將派生的對(duì)象傳遞到期望基類的函數(shù)時(shí)，您就會(huì)危險(xiǎn)對(duì)象切片，這可能導(dǎo)致意外的行為和績效問題。

現(xiàn)實(shí)世界的經(jīng)驗(yàn)

以我的經(jīng)驗(yàn)，在大多數(shù)應(yīng)用中，多態(tài)性的性能影響通?？梢院雎圆挥?jì)。但是，在諸如游戲引擎或高頻交易系統(tǒng)之類的代碼的性能至關(guān)重要的部分中，這些小型開銷可能會(huì)加起來。我曾經(jīng)在一個(gè)項(xiàng)目中工作，我們必須優(yōu)化渲染引擎，我們發(fā)現(xiàn)用基于模板的多態(tài)性（CRTP）替換虛擬功能調(diào)用（CRTP）剃掉了珍貴的毫秒。

優(yōu)化多態(tài)性

如果您擔(dān)心多態(tài)性的表現(xiàn)，請(qǐng)考慮以下一些策略：

• 使用最終課程：如果您知道不會(huì)繼承一類，請(qǐng)將其標(biāo)記為final 。這可以幫助編譯器優(yōu)化一些虛擬功能開銷。
• 避免深層繼承層次結(jié)構(gòu)：您的繼承樹越深，您引入的間接越多。盡可能保持層次結(jié)構(gòu)淺。
• 考慮模板元編程：CRTP之類的技術(shù)可以提供編譯時(shí)多態(tài)性，在某些情況下，它可以比運(yùn)行時(shí)多態(tài)性更快。

這是使用CRTP實(shí)現(xiàn)編譯時(shí)多態(tài)性的一個(gè)示例：

模板<typename derived>
類形狀{
民眾：
    void draw（）const {
        static_cast <const derived*>（this） - > drawimpl（）;
    }
};

班級(jí)圈子：公共形狀<Circle> {
民眾：
    void drawimpl（）const {
        std :: cout <<“繪制一個(gè)圓” << std :: endl;
    }
};

類矩形：公共形狀<矩形> {
民眾：
    void drawimpl（）const {
        std :: cout <<“繪制矩形” << std :: endl;
    }
};

int main（）{
    圓圈;
    矩形矩形；
    circle.draw（）;
    retangle.draw（）;
    返回0;
}

這種方法避免了VTable，并且可以更有效，但是它具有自己的一套權(quán)衡，例如增加代碼膨脹和可能更復(fù)雜的維護(hù)。

陷阱和最佳實(shí)踐

• 虛擬破壞者：如果您打算通過基本指針刪除派生的對(duì)象，請(qǐng)始終聲明基類中的虛擬破壞者。這樣可以防止不確定的行為并確保正確清理。
• 避免過度使用：雖然多態(tài)性強(qiáng)大，但過度使用它會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜而難以維護(hù)的代碼。明智地使用它，并在適當(dāng)?shù)那闆r下考慮替代品。
• 配置文件和度量：不要過早優(yōu)化。在根據(jù)假設(shè)進(jìn)行更改之前，請(qǐng)使用分析工具在代碼中識(shí)別實(shí)際瓶頸。

結(jié)論

總之，盡管C中的多態(tài)性確實(shí)帶有一些性能開銷，但它是一種工具，如果正確使用，它可以大大提高代碼的靈活性和可維護(hù)性。關(guān)鍵是要了解權(quán)衡并采用最佳實(shí)踐來減輕任何潛在問題。無論您是構(gòu)建小型公用事業(yè)還是大規(guī)模應(yīng)用，多態(tài)性的平衡方法都會(huì)很好地為您服務(wù)。

以上是C：多態(tài)性和表演：有什么問題嗎？的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！