如果我在明确的情况下使用指针，编译器可以内联虚函数吗？

Question

我已经阅读了Are inline virtual functions really a non-sense?。但是我还是有些疑惑，没有找到答案。

他们说如果情况不模棱两可，编译器应该内联虚函数。

但是：

只有当编译器有一个实际对象而不是指针或对象引用时才会发生这种情况。

如果我有一个从A 派生的B 类（其中包含virtual void doSth() 函数）并且我使用B* 指针，而不是A*：

B* b = new B;

b->doSth();

1. 假设B 没有任何子类。 （在编译时）应该调用什么函数是相当明显的。所以可以内联。是真的吗？
2. 假设B 有一些子类，但这些类没有自己的doSth() 函数。所以编译器应该“知道”唯一要调用的函数是B::doSth()。我猜它没有内联？

Answer 1

B 是否有派生类并不重要。在这种情况下，b 指向 B 对象，因此编译器可以内联调用。

当然，任何体面的现代编译器都可以并且会在你的情况下做到这一点。如果您不使用指针，它会变得容易得多。那么这并不是真正的“优化”。只需查看.-operator 左侧的 AST 节点，您就可以忽略虚拟调用这一事实。但是如果使用指针，则需要跟踪指针的动态类型。但现代编译器能够做到这一点。

编辑：一些实验是有序的。

// main1.cpp
struct A {
  virtual void f();
};

struct B : A { 
  virtual void f();
};

void g() {
  A *a = new A;
  a->f();

  a = new B;
  a->f();
}

// clang -O2 -S -emit-llvm -o - main1.cpp | c++filt
// ...
define void @g()() {
  %1 = tail call noalias i8* @operator new(unsigned int)(i32 4)
  %2 = bitcast i8* %1 to %struct.A*
  %3 = bitcast i8* %1 to i32 (...)***
  store i32 (...)** bitcast (i8** getelementptr inbounds ([3 x i8*]* @vtable for A, i32 0, i32 2) to i32 (...)**), i32 (...)*** %3, align 4
  tail call void @A::f()(%struct.A* %2)
  %4 = tail call noalias i8* @operator new(unsigned int)(i32 4)
  %5 = bitcast i8* %4 to i32 (...)***
  store i32 (...)** bitcast (i8** getelementptr inbounds ([3 x i8*]* @vtable for B, i32 0, i32 2) to i32 (...)**), i32 (...)*** %5, align 4
  %tmp = bitcast i8* %4 to %struct.B*
  tail call void @B::f()(%struct.B* %tmp)
  ret void
}
// ...

可以看出，当a 指向A 和指向B 时，clang 会直接调用f。 GCC 也这样做。

Answer 2

当调用没有取消引用 vtable 时，可以内联虚拟成员函数。这可以通过显式调用成员函数来实现。

class A
{
protected:

    int     a;
public:
    inline virtual void Func()
    {
        a = 0;
    }
};

class B : public A
{
public:
    inline virtual void Func()
    {
        a = 1;
    }
};

B   *obj = new B();

obj->Func();    //  Calls B::Func() through vtable;
obj->A::Func(); //  Inlines calls to A::Func();
obj->B::Func(); //  Inlines calls to B::Func();