C++ 仮想関数テーブルとポリモーフィック実装、メモリの無駄を避ける方法

仮想基本クラスは、追加の仮想関数テーブルを作成せずに複数の基本クラスからの継承を許可することで、仮想関数テーブルのメモリ オーバーヘッドを最適化します。最適化されたコードでは、形状基本クラスに仮想関数テーブルがなくなり、円クラスと長方形クラスが同じ仮想関数テーブルを共有するため、メモリ消費量が削減されます。

C++ 仮想関数テーブルとポリモーフィック実装: メモリの浪費の回避

はじめに

ポリモーフィズムは、オブジェクトがその型の状況に応じて異なる動作を示すことができるようにするオブジェクト指向プログラミングの重要な機能です。 。 C++ では、ポリモーフィズムは仮想関数テーブルを通じて実装されます。ただし、特に多数のオブジェクトがある場合、vtable はメモリの無駄を引き起こす可能性があります。

仮想関数テーブル

仮想関数テーブルは、仮想関数へのポインタを含むテーブルです。仮想関数が呼び出されると、コンパイラは仮想関数テーブルを使用して正しい関数実装を見つけます。これにより、オブジェクトはその型に定義された正しい関数を確実に呼び出すことができます。

メモリの無駄

仮想関数テーブルはメモリ空間を占有します。クラス内に仮想関数がない場合でも、クラスごとに vtable が作成されます。多数のオブジェクトを含むアプリケーションの場合、これにより重大なメモリ オーバーヘッドが発生する可能性があります。

最適化: 仮想基本クラスを使用する

仮想関数テーブルのメモリの無駄を回避する 1 つの方法は、仮想基本クラスを使用することです。仮想基本クラスを使用すると、追加の仮想関数テーブルを作成せずに、複数の基本クラスからの継承が可能になります。

実際のケース

次のクラス階層を考えてみましょう:

class Shape {
public:
  virtual void draw() = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
  void draw() override {
    // Draw a circle
  }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  void draw() override {
    // Draw a rectangle
  }
};

最適化前:

上記の実装では、Shape、Circle、および Rectangle には独自の仮想関数テーブルがあります。 Shape には仮想関数がないため、これによりメモリ領域が無駄になります。 Shape、Circle 和 Rectangle 都有自己的虚函数表。这会浪费内存空间，因为 Shape 没有虚函数。

优化后通过虚基类：

class ShapeBase {
public:
  virtual void draw() = 0;
};

class Shape : public ShapeBase {
};

class Circle : public Shape {
public:
  void draw() override {
    // Draw a circle
  }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  void draw() override {
    // Draw a rectangle
  }
};

优化结果：

通过使用虚基类 ShapeBase，Circle 和 Rectangle 现在可以共享同一个虚函数表。这消除了 Shape

仮想基本クラスによる最適化後: rrreee

最適化結果:

🎜🎜仮想基本クラス ShapeBase、Circle、および Rectangle code> code> は同じ vtable を共有できるようになりました。これにより、<code>Shape の vtable が削除され、メモリのオーバーヘッドが削減されます。 🎜🎜🎜結論🎜🎜🎜仮想基本クラスを使用すると、C++ の仮想関数テーブルによって引き起こされるメモリの浪費を回避できます。これにより、特に多数のオブジェクトを含むアプリケーションでメモリ効率が向上します。 🎜

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