吸气剂和二传手。有性能开销吗？

Question

我的 C++ 项目中有一个粒子系统引擎，粒子本身只是没有函数的变量结构。目前，每个粒子 (Particle) 通过直接访问其变量从其父类 (ParticleSystem) 更新。例如

particle.x += particle.vx;

然而，我正在辩论使用这样的 getter 和 setter：

particle.setX( particle.getX()+particle.getVX() );

我的问题是：与直接访问数据相比，调用 getter 和 setter 是否有任何性能开销？

毕竟，我确实有很多很多粒子要更新...

Answer 1

Setter 和 getter 在未优化时会产生性能开销。它们几乎总是在进行链接时间优化的编译器上进行优化。而在不知道的编译器上，如果他们知道函数体（即不仅仅是原型），它将被优化出来。

但是，您使用 getter 和 setter 是因为您可能希望获取或设置该变量以产生额外的副作用。就像改变物体的位置一样，也会改变附近物体在物理模拟等中的位置。

最后，在优化代码的上下文中，getter 和 setter 操作的开销非常小，除非代码很热，否则不值得担心。如果它很热，只需将 getter 或 setter 移动到头文件并内联它就很容易了。

因此，总而言之，getter 和 setter 非常值得少量或不存在的开销，因为它允许您非常具体地指定您的对象可以和不可以发生什么，它还允许您编组任何更改。

Answer 2

我对此的看法与之前的答案不同。

Getter 和 setter 表明你的类没有以有用的方式设计：如果你不从内部实现中抽象出外部行为，那么首先使用抽象接口是没有意义的，你可能以及使用普通的旧结构。

想想你真正需要什么操作。这几乎可以肯定不是直接访问位置和动量的 x-y-和 z-坐标，您宁愿将它们视为向量（至少在大多数计算中，这与优化）。所以你想实现一个基于向量的接口*，其中基本操作是向量加法、缩放和内积。不是按组件访问；您可能有时也需要这样做，但这可以通过单个 std::array<double,3> to_posarray() 成员或类似的东西来完成。

当内部组件x、y ... vz 无法从外部访问时，您可以安全地更改内部实现，而无需中断模块外部的任何代码。这几乎就是 getter/setter 的重点；但是，当使用这些时，您只能做很多优化：任何真正的实现更改都不可避免地会使 getter 慢得多。
另一方面，您可以通过 SIMD 操作、外部库调用（可能在 CUDA 等加速硬件上）等优化基于矢量的接口。像to_posarray 这样的“batch-getter”仍然可以相当有效地实现，而单变量设置器则不能。

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*这里是mathematical sense中的向量，不像std::vector。

Answer 3

Getter 和 setter 可以让您的代码在未来更轻松地发展，如果 get 和 set 被证明是稍微复杂一点的任务的话。大多数 C++ 编译器都足够聪明，可以inline 那些简单的方法并消除函数调用的开销。

Answer 4

这个问题可能有多种答案，但我把我的想法放在这里。

在性能方面，对于简单的 POD 类型，成本几乎可以忽略不计。 但是还是有成本的，这取决于你返回的类型。对于粒子，不可能有太多数据。如果这是一个图像类（如 OpenCV cv::Mat）或 3d 数据（如 VTK 中的 PolyData），setter/getter 处理指针/迭代器比处理实际数据更好，以避免内存分配问题。

当您想对事物进行模板化时，setter/getter 对于避免不明确的类型转换非常有用。 setter/getter 可以是访问私有/受保护成员的一种方式，这也允许您避免使用 x 作为变量的通用名称。此外，setter/getter 可以返回一个左值引用，它允许你做particle.getX() = 10.0 ;

Answer 5

在这种情况下，您的计算的功能含义可能是：

void Particle::updatePosition() { x += vx; y += vy; }

或：

void Particle::updatePositionX() { x += vx; }

然后：

粒子.updatePositionX();