Comment le polymorphisme en C++ affecte-t-il les performances d’exécution ?

Le polymorphisme affecte les performances au moment de l'exécution, principalement parce que les appels de fonctions virtuelles nécessitent des appels indirects via la table de fonctions virtuelles, ce qui est plus coûteux que les appels directs. Les méthodes d'optimisation incluent : 1. Utiliser des fonctions en ligne ; 2. Éviter l'héritage profond 3. Utiliser des interfaces (C++11).

Impact du polymorphisme en C++ sur les performances d'exécution

Le polymorphisme est une fonctionnalité clé de la programmation orientée objet qui permet à un programme de se lier aux méthodes et propriétés de différentes classes au moment de l'exécution. Bien que le polymorphisme offre flexibilité et réutilisabilité du code, il introduit également une certaine surcharge d'exécution.

Appels de fonctions virtuelles

Lorsqu'une fonction virtuelle est appelée, le compilateur ne peut pas déterminer au moment de la compilation quelle version de méthode appeler. Par conséquent, il doit utiliser une table de fonctions virtuelles (VFT) au moment de l’exécution. Le VFT est une table de pointeurs contenant des pointeurs vers des fonctions réelles. Lorsqu'une fonction virtuelle est appelée, le compilateur recherche le pointeur de méthode approprié dans le VFT puis effectue l'appel indirect.

Cet appel indirect est plus coûteux qu'un appel direct car il implique une recherche de mémoire supplémentaire. Bien que cette surcharge soit généralement faible, elle peut s'accumuler dans du code nécessitant des appels fréquents à des fonctions virtuelles.

Exemple : Hiérarchie des classes de forme

Considérez une hiérarchie de classes de forme où il existe différentes classes de forme (telles que Cercle, Carré et Rectangle). Ces classes dérivent toutes d'une classe de base Shape qui définit la fonction virtuelle getArea(). getArea() 虚函数。

class Shape {
public:
    virtual double getArea() const = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(double radius) : radius(radius) {}
    double getArea() const override { return M_PI * radius * radius; }

private:
    double radius;
};

class Square : public Shape {
public:
    Square(double side) : side(side) {}
    double getArea() const override { return side * side; }

private:
    double side;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(double width, double height) : width(width), height(height) {}
    double getArea() const override { return width * height; }

private:
    double width;
    double height;
};

当我们创建一个 Shape 对象并调用 getArea()

Shape* shape = new Circle(5);
double area = shape->getArea(); // 间接调用

Lorsque nous créons un objet Shape et appelons getArea(), le compilateur ne peut pas déterminer quelle implémentation appeler. Par conséquent, il recherche le pointeur de fonction correspondant dans le VFT comme suit :

rrreeeOptimisation des performances

Si les fonctions virtuelles doivent être appelées fréquemment, nous pouvons envisager d'optimiser les performances en :

• Utiliser des fonctions en ligne :
En ligne les fonctions peuvent être remplacées par des appels directs au moment de la compilation, éliminant ainsi la surcharge des appels indirects.
• Évitez les hiérarchies d'héritage profondes :
Les hiérarchies d'héritage profondes nécessitent davantage de recherches VFT, augmentant ainsi les frais généraux.
• Utilisation des interfaces (C++11) :
Les interfaces permettent une liaison dynamique sans fonctions virtuelles. Cela peut réduire la surcharge des recherches VFT.

Conclusion

Bien que le polymorphisme soit une fonctionnalité puissante, son impact sur les performances d'exécution doit être pris en compte lors du choix de son utilisation. En comprenant la surcharge des appels de fonctions virtuelles et en mettant en œuvre les optimisations appropriées, nous pouvons équilibrer flexibilité et performances. 🎜

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!