如果 std::bind 以递归方式使用，是否有调用开销？答案

【问题标题】：Is there call overhead if std::bind is used in recursive way?如果 std::bind 以递归方式使用，是否有调用开销？
【发布时间】：2020-12-25 02:17:23
【问题描述】：

我正在编写一个涉及f = std::bind(std::bind(std::bind(...))) 使用的模板函数。

但我不确定 c++ 编译器是否足够聪明，可以展开调用链。
我的意思是：

创建仿函数f时，是否有多个std::bind() 在运行时调用？
调用f()时，是否涉及调用多个operator()在bind_functor对象的不同层。

举个简单的例子：f2() 的运行速度是否比f1() 稍快一些？

#include <functional>

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

int main() {
  using namespace std::placeholders;
  auto f1 = std::bind(std::bind(&add, 1, _1), 2);
  auto f2 = std::bind(&add, 1, 2);
  return 0;
}

更新： 我做了一些实验。看来f2() 确实比f1() 运行得快。如果你使用std::function，它会更慢。这是实验代码（ubuntu/gcc 7.5.0，启用优化。没有优化，f2 是最慢的。）。在我的电脑上，输出是：

f1: 16851813
f2: 17567904
f3: 30655284

代码如下（根据Nate的评论更新）：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <functional>

int add(int a, int b, int c) {
  return a + b + c;
}

int main() {
  using namespace std::placeholders;
  auto f1 = std::bind(std::bind(&add, 1, _1, _2), 2, _1);
  auto f2 = std::bind(&add, 1, 2, _1);
  std::function<int(int)> f3 = std::bind(&add, 1, 2, _1);
  const int N = 10000000;
  volatile int x = 0;

  {
    auto begin = std::chrono::system_clock::now();
    for (int n = 0; n < N; n++) {
      x = f1(x);
    }   
    auto end = std::chrono::system_clock::now();
    auto d = end - begin;
    std::cout << "f1: " << d.count() << std::endl;
  }

  x = 0;
  {
    auto begin = std::chrono::system_clock::now();
    for (int n = 0; n < N; n++) {
      x = f2(x);
    }   
    auto end = std::chrono::system_clock::now();
    auto d = end - begin;
    std::cout << "f2: " << d.count() << std::endl;
  }

  x = 0;
  {
    auto begin = std::chrono::system_clock::now();
    for (int n = 0; n < N; n++) {
      x = f3(x);
    }   
    auto end = std::chrono::system_clock::now();
    auto d = end - begin;
    std::cout << "f3: " << d.count() << std::endl;
  }
  return 0;
}

【问题讨论】：

对于 g++ 10.2，您的测试结果可以通过以下事实来解释：gcc 注意到 f1() 和 f2() 没有副作用并且它们的返回值未使用，因此可以优化它们。因此，您的测试正在测量根本不执行任何操作所花费的时间。 godbolt.org/z/TM61b7，请注意，前两个测试中的每一个都只是编译成对now() 的背靠背调用，中间没有循环或其他任何东西。我认为这不是您想要衡量的。
感谢您的评论，内特。我已经更改了代码，以便 f1() f2() 和 f3() 的返回值都将被使用。但我仍然得到了类似的结果，即：就使用的循环时间而言，f2
我尝试使用 godbolt.org。这是一个非常好的工具。我需要更好地了解汇编才能理解编译后的代码。
在使用 -O2 为 x64 编译的 Visual C++ 2019 中，我观察到 f1 和 f2 都内联到一个简单的添加中，而 f3 是对函子实现的调用。差异可以通过编译器中的内联启发式来解释。

标签： c++ functor std-function stdbind

【解决方案1】：

而std::function 使用类型擦除，因此应该对operator() 进行等效于虚拟调用的代码，bind 的结果可以知道真实类型并使用静态调用（编译器更容易内联）。

嵌套的bind 会进行额外的静态调用，但可能是内联的，因此可能会给出相同的代码。

Quickbench Demo 确认您的示例：

嵌套或不嵌套bind 的时间相同，但std::function 更慢。

【讨论】：