类方法 VS 类静态函数 VS 简单函数 - 性能方面？答案

【问题标题】：Class methods VS Class static functions VS Simple functions - Performance-wise?类方法 VS 类静态函数 VS 简单函数 - 性能方面？
【发布时间】：2012-12-02 04:10:00
【问题描述】：

好的，这就是我想要的：

我已经编写了几个要求非常高的函数（主要是在位图上操作等），它们必须尽可能快
现在，我们还要提一下，这些函数也可以按类型分组，甚至可以按它们所操作的变量的类型分组。
问题是，除了算法的实现之外，我应该做些什么 - 从技术角度来看 - 为了不影响速度。

现在，我正在考虑以下场景：

将它们创建为简单的函数，并将必要的参数作为参数传递
创建一个类（用于“分组”/组织目的）并将它们声明为静态
按类型创建类，例如创建一个用于处理位图的类，为每个位图创建一个该类的新实例（例如Bitmap* myBitmap = newBitmap(1010);，并使用其内部方法对其进行操作（例如myBitmap->getFirstBitSet()）

现在，哪种方法最快？在性能方面，直接简单函数和类封装static 函数之间真的有什么区别吗？还有其他我没有提到的更可取的方案吗？

旁注：我正在为 Mac OS X 10.6.8 使用 clang++ 编译器。（如果这有什么不同的话）

【问题讨论】：

如果您真的关心性能，您应该在您的环境中分析您建议的两个版本。这样您可以获得一个很好的诊断，而不是仅仅猜测这里的答案会为您提供哪些。跨度>
@LuchianGrigore+AlokSave 老实说，不，我没有运行任何分析测试。是的，我知道有些事情最好根据它们应该运行的确切环境进行诊断；我想我需要对我的困境背后的一些理论提出一些意见，我可能会失踪。 （例如，即使我已经考虑过了，类创建和方法调用会比简单的函数调用更快吗？还在猜测……虽然我认为我猜对了……）跨度>
没有分析，如果你的成员是虚函数（或者如果你的类有虚函数），只有主要的性能成本才会出现
我会为可读性编写代码并将调用抽象出来，这样当您进行分析时，很容易更改和测试替代方案。

标签： c++ c macos class clang

【解决方案1】：

在 CPU 级别，只有one kind of function，它非常类似于 C 类。你可以自己制作，但是......

事实证明，C++ 以高效为理念构建，将大多数函数直接映射到 call 指令：

命名空间级别的函数就像普通的 C 函数
静态方法就像命名空间级别的函数（从调用的角度来看）
非静态方法与静态方法非常相似，不同之处在于隐式 this 参数在其他参数之上传递（一个指针）

所有这 3 个都具有完全相同的性能。

另一方面，virtual 方法有一点开销。有一份关于性能的 C++ 技术报告估计了 empty 函数与非虚拟方法相比的开销在 10% 到 15%（来自内存）之间。这意味着对于任何内部有肉的功能（即，做真正的工作），开销本身接近于迷失在噪音中。真正的成本来自对内联的抑制，除非virtual 调用可以在编译时推导出来。

【讨论】：

@RiaD：我恐怕没看懂你这句话，15% of 0 vs non-0是什么意思？

【解决方案2】：

经典的旧 C 函数和类的静态方法完全没有区别。区别只是审美。如果你有多个 C 函数，它们之间有一定的关系，你可以：

将它们分组到一个类中；
将它们放入命名空间；

差异将再次体现在美学上。这很可能会提高可读性。

如果这些 C 函数共享一些静态数据，则将这些数据定义为类的私有静态数据成员是有意义的（如果可能）。在这种情况下，带有类的变体比带有命名空间的变体更可取。

我不鼓励您创建虚拟实例。这会误导源代码的读者。

为每个位图创建一个实例是可能的，甚至是有利的。特别是如果您在典型场景中多次调用此实例上的方法。

【讨论】：