Virtuelle C++-Funktionstabelle und polymorphe Implementierung, wie man Speicherverschwendung vermeidet

Virtuelle Basisklassen optimieren den Speicheraufwand für virtuelle Funktionstabellen, indem sie die Vererbung von mehreren Basisklassen ermöglichen, ohne zusätzliche virtuelle Funktionstabellen zu erstellen. Im optimierten Code verfügt die Formbasisklasse nicht mehr über eine virtuelle Funktionstabelle, und die Kreis- und Rechteckklassen teilen sich dieselbe virtuelle Funktionstabelle, wodurch der Speicherverbrauch reduziert wird.

C++ Virtuelle Funktionstabelle und polymorphe Implementierung: Speicherverschwendung vermeiden

Einführung

Polymorphismus ist eine Schlüsselfunktion in der objektorientierten Programmierung, die es Objekten ermöglicht, je nach Typ ein unterschiedliches Verhalten zu zeigen . In C++ wird Polymorphismus durch virtuelle Funktionstabellen implementiert. Vtables können jedoch zu Speicherverschwendung führen, insbesondere wenn eine große Anzahl von Objekten vorhanden ist.

Virtuelle Funktionstabelle

Eine virtuelle Funktionstabelle ist eine Tabelle, die Zeiger auf virtuelle Funktionen enthält. Wenn eine virtuelle Funktion aufgerufen wird, verwendet der Compiler die virtuelle Funktionstabelle, um die richtige Funktionsimplementierung zu finden. Dadurch wird sichergestellt, dass das Objekt die richtigen, für seinen Typ definierten Funktionen aufrufen kann.

Speicherverschwendung

Die virtuelle Funktionstabelle belegt Speicherplatz. Für jede Klasse wird eine Vtable erstellt, auch wenn die Klasse keine virtuellen Funktionen enthält. Bei Anwendungen mit einer großen Anzahl von Objekten kann dies zu einem erheblichen Speicheraufwand führen.

Optimierung: Verwenden Sie virtuelle Basisklassen

Eine Möglichkeit, Speicherverschwendung für virtuelle Funktionstabellen zu vermeiden, ist die Verwendung virtueller Basisklassen. Virtuelle Basisklassen ermöglichen die Vererbung von mehreren Basisklassen, ohne dass zusätzliche virtuelle Funktionstabellen erstellt werden müssen.

Praktischer Fall

Betrachten Sie die folgende Klassenhierarchie:

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
  }
};

Vor der Optimierung:

In der obigen Implementierung Shape, Circle und Rechteck verfügt über eine eigene virtuelle Funktionstabelle. Dadurch wird Speicherplatz verschwendet, da Shape keine virtuellen Funktionen hat. 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

Nach der Optimierung durch virtuelle Basisklassen: rrreee

Optimierungsergebnisse:

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonVirtuelle C++-Funktionstabelle und polymorphe Implementierung, wie man Speicherverschwendung vermeidet. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!