C++ のポリモーフィズムは実行時のパフォーマンスにどのような影響を与えますか?

ポリモーフィズムは実行時のパフォーマンスに影響します。主な理由は、仮想関数呼び出しには仮想関数テーブルを介した間接呼び出しが必要であり、これは直接呼び出しよりも高価であるためです。最適化方法には、1. インライン関数を使用する、2. 深い継承を避ける、3. インターフェイスを使用する (C++11) などがあります。

実行時のパフォーマンスに対する C++ のポリモーフィズムの影響

ポリモーフィズムは、プログラムが実行時に異なるクラスのメソッドやプロパティにバインド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。ポリモーフィズムは柔軟性とコードの再利用性を提供しますが、実行時のオーバーヘッドも発生します。

仮想関数呼び出し

仮想関数が呼び出されるとき、コンパイラーはコンパイル時にどのメソッドのバージョンを呼び出すかを決定できません。したがって、実行時に仮想関数テーブル (VFT) を使用する必要があります。 VFT は、実際の関数へのポインターを含むポインター テーブルです。仮想関数が呼び出されるとき、コンパイラは VFT 内の適切なメソッド ポインタを検索し、間接呼び出しを行います。

この間接呼び出しには余分なメモリ検索が含まれるため、直接呼び出しよりもコストが高くなります。このオーバーヘッドは通常は小さいですが、仮想関数を頻繁に呼び出す必要があるコードでは蓄積される可能性があります。

例: 図形クラスの階層

さまざまな図形クラス (円、正方形、長方形など) が存在する図形クラスの階層を考えてみましょう。これらのクラスはすべて、getArea() 仮想関数を定義する Shape 基本クラスから派生します。 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

Shape オブジェクトを作成して getArea() を呼び出すと、コンパイラーはどの実装を呼び出すかを決定できません。したがって、次のように VFT で対応する関数ポインターを探します:

rrreeeパフォーマンスの最適化

仮想関数を頻繁に呼び出す必要がある場合は、次の方法でパフォーマンスを最適化することを検討できます:

• インライン関数を使用する :
Inline関数はコンパイル時に直接呼び出しに置き換えることができるため、間接呼び出しのオーバーヘッドが排除されます。
• 深い継承階層を避ける:
深い継承階層ではより多くの VFT ルックアップが必要となるため、オーバーヘッドが増加します。
• インターフェイスの使用 (C++11):
インターフェイスを使用すると、仮想関数を使用せずに動的バインディングが可能になります。これにより、VFT ルックアップのオーバーヘッドを削減できます。

結論

ポリモーフィズムは強力な機能ですが、使用する場合は、実行時のパフォーマンスへの影響を考慮する必要があります。仮想関数呼び出しのオーバーヘッドを理解し、適切な最適化を実装することで、柔軟性とパフォーマンスのバランスをとることができます。 🎜

以上がC++ のポリモーフィズムは実行時のパフォーマンスにどのような影響を与えますか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。