Welche tatsächlichen Auswirkungen haben virtuelle Funktionen in C auf die Leistung?

Virtuelle Funktionen und Leistung in C: Eine genauere Untersuchung

Ihre Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen virtueller Funktionen auf die Leistung sind berechtigt. Um dieses Problem anzugehen, untersuchen wir die Auswirkungen virtueller Funktionen auf die Programmeffizienz.

Zunächst ist es wichtig zu klären, dass virtuelle Funktionen dynamisch gebunden sind, was bedeutet, dass ihre Implementierung zur Laufzeit basierend auf dem tatsächlichen Objekttyp bestimmt wird. Dies erhöht den Overhead im Vergleich zu regulären Funktionsaufrufen, die zur Kompilierungszeit statisch gebunden und aufgelöst werden.

Um diesen Overhead zu quantifizieren, untersuchen wir einige empirische Daten aus Experimenten, die auf einer 3-GHz-PowerPC-CPU durchgeführt wurden. In diesen Tests wurde eine einfache 4D-Vektorklasse mit Inline-, virtuellen und regulären Funktionsdefinitionen erstellt. Durch wiederholtes Durchführen von Operationen an Arrays dieser Vektoren wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

• Inline: 0,65 ns pro Aufruf
• Direkt: 5,53 ns pro Aufruf
• Virtuell : 13 ns pro Aufruf

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es sich tatsächlich um virtuelle Funktionsaufrufe handelte 20-mal langsamer als Inline-Anrufe in diesem speziellen Szenario. Es ist jedoch wichtig, die Bedeutung dieses Unterschieds zu berücksichtigen.

Die Experimente umfassten eine enorme Anzahl von Funktionsaufrufen (insgesamt 12.288.000) und der Overhead pro Aufruf betrug lediglich 7 Nanosekunden. Daher sind die Auswirkungen auf die Leistung wahrscheinlich vernachlässigbar, sofern Sie nicht damit rechnen, virtuelle Funktionen mit extrem hohen Frequenzen (über zehn Millionen Aufrufe pro Sekunde) aufzurufen.

Virtuelle Funktionen führen zwar zu einem gewissen Leistungsaufwand, dieser ist jedoch in den meisten Fällen unbedeutend praktische Szenarien. Daher ist eine vorzeitige Optimierung durch die Vermeidung virtueller Funktionen allein aufgrund von Leistungsbedenken grundsätzlich nicht ratsam.

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