【发布时间】：2018-06-24 00:22:43
【问题描述】：
简而言之，有什么明显的方法可以让下面代码中的distributor.distribute() 调用运行得更快吗？
#include <iostream>
#include <memory>
#include <functional>
#include <vector>
#include <typeindex>
#include <unordered_map>
#include <chrono>
// ---------------------------------------------------------------------
// Things to get passed around
// ---------------------------------------------------------------------
class Base {
public:
virtual ~Base() {};
};
class Derived : public Base {};
// ---------------------------------------------------------------------
// Base class for our Handler class so we can store them in a container
// ---------------------------------------------------------------------
class BaseHandler
{
public:
virtual ~BaseHandler() {};
virtual void handle(std::shared_ptr<const Base> ptr) = 0;
};
// ---------------------------------------------------------------------
// Handler class to wrap a std::function. This is helpful because it
// allows us to add metadata to the function call such as call priority
// (not implemented here for simplification)
// ---------------------------------------------------------------------
template <typename T>
class Handler : public BaseHandler
{
public:
Handler(std::function<void(std::shared_ptr<const T>)> handlerFn)
: handlerFn(handlerFn) {};
void handle(std::shared_ptr<const Base> ptr) override {
handlerFn(std::static_pointer_cast<const T>(ptr));
}
private:
std::function<void(std::shared_ptr<const T>)> handlerFn;
};
// ---------------------------------------------------------------------
// Distributor keeps a record of listeners by type and calls them when a
// corresponding object of that type needs to be distributed.
// ---------------------------------------------------------------------
class Distributor
{
public:
template <typename T>
void addHandler(std::shared_ptr<Handler<T>> handler)
{
handlerMap[std::type_index(typeid(T))].emplace_back(handler);
}
void distribute(std::shared_ptr<const Base> basePtr)
{
const Base& base = *basePtr;
std::type_index typeIdx(typeid(base));
for(auto& handler : handlerMap[typeIdx])
{
handler->handle(basePtr);
}
}
private:
std::unordered_map<std::type_index, std::vector<std::shared_ptr<BaseHandler>>> handlerMap;
};
// ---------------------------------------------------------------------
// Benchmarking code
// ---------------------------------------------------------------------
// Test handler function
void handleDerived(std::shared_ptr<const Derived> derived) { }
int main ()
{
size_t iters = 10000000;
size_t numRuns = 10;
Distributor distributor;
// add our test handler
distributor.addHandler(std::make_shared<Handler<Derived>>(&handleDerived));
std::cout << "Raw Func Call\t|\tDistributor\t|\tRatio" << std::endl;
std::cout << "-------------\t|\t-----------\t|\t-----" << std::endl;
for(size_t i = 0; i < numRuns; i++)
{
auto evt = std::make_shared<Derived>();
// time raw function calls
auto start = std::chrono::steady_clock::now();
for (size_t i = 0; i < iters; i++) {
handleDerived(evt);
}
auto d = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(std::chrono::steady_clock::now() - start);
// time calls through the distributor
start = std::chrono::steady_clock::now();
for (size_t i = 0; i < iters; i++) {
distributor.distribute(evt);
}
auto d2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(std::chrono::steady_clock::now() - start);
std::cout << d.count() << "\t\t|\t" << d2.count() << "\t\t|\t" << (d2*1.0/d) << std::endl;
}
}
在运行 MinGW-W64 g++ 8.1.0 的 Windows 10 机器上使用 -O3 标志优化的结果：
Raw Func Call | Distributor | Ratio
------------- | ----------- | -----
256 | 1256 | 4.90625
258 | 1224 | 4.74419
273 | 1222 | 4.47619
246 | 1261 | 5.12602
270 | 1257 | 4.65556
248 | 1276 | 5.14516
272 | 1274 | 4.68382
265 | 1208 | 4.55849
240 | 1224 | 5.1
239 | 1163 | 4.86611
如您所见，分发器调用开销会导致大约 4.5-5 倍的减速（与从指向非const 的指针到指向const 的指针的所需转换相比）。不过，是否有任何明确的方法可以在保持给定设计模式的同时改进这一点？
应该给处理程序shared_ptrs，因为如果他们愿意，我希望他们能够保留对传递对象的引用。但他们可能真的想要也可能不想保留对它的引用。
我想知道是否有某种方法可以通过避免 shared_ptr 复制构造来提高性能，但我不确定最好的方法。
编辑：这个设计有几个方面对我来说非常重要。它们如下：
- 我的实际用例要求原来的
shared_ptr必须是指向非const的指针，处理程序收到的shared_ptr必须是指向const的指针。因此，我本质上是在比较distribute调用的成本与调用将导致该转换作为参考点的函数的成本。 -
Distributor类的用户不需要需要担心强制转换。任何到Base并返回到Derived类的转换都应该对用户不可见。 - 我愿意支持几乎所有种类的处理函数（lambda、函子、成员函数、函数指针等），但如果限制性更强的性能优势显着，可能会改变我的想法。
代码的其他方面（如注册侦听器）的效率改进也是受欢迎的，但不是那么重要。最令人担忧的是让Distributor 尽可能高效地呼叫所有侦听器。
【问题讨论】：
-
std::make_shared<Derived>()vsstd::make_unique<Derived>()-- 几乎你所有的时间实际上都花在了分配内存上，而慢的分配了两次内存，所以慢了大约 2 倍。unique_ptr可以转换为shared_ptr，但这需要为 RC 块分配内存。直接调用make_shared会导致RC 块与对象连续分配。与大多数微基准测试一样，您并不是在衡量自己关心的内容。 -
@Yakk-AdamNevraumont 感谢您指出这一点！那是我的代码中的一个错误。我已经更新它以在测试中保持一致。这大大改善了结果。
-
我想到的一件事是更改参数以通过 const 引用获取
shared_ptr，以避免增加/减少计数器。 -
如果我没记错的话，您当前的解决方案仍然分配了很多，因此您测量的是分配速度，而不是函数调用速度。从内循环中去掉
make_shared调用，你会发现raw/std::function调用之间的区别要大得多。 -
@geza 这是我的另一个错误。不应该衡量分配。我应该通过 Yakk 的评论意识到这一点……但无论如何，谢谢！此问题已得到纠正。