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C#:虚函数调用甚至比委托(delegate)调用更快？

coder 2024-05-24 原文

我刚好遇到一个代码设计问题。比如说，我有一个"template"方法可以调用一些可能“改变”的函数。一个直观的设计是遵循“模板设计模式”。将更改函数定义为要在子类中覆盖的“虚拟”函数。或者，我可以只使用没有“虚拟”的委托(delegate)函数。委托(delegate)函数被注入(inject)，以便它们也可以被定制。

最初，我认为第二种“委托(delegate)”方式会比“虚拟”方式更快，但一些代码片段证明它是不正确的。

在下面的代码中，第一个 DoSomething 方法遵循“模板模式”。它调用虚方法 IsTokenChar。第二种 DoSomthing 方法不依赖于虚函数。相反，它有一个传递委托(delegate)。在我的电脑中，第一个 DoSomthing 总是比第二个快。结果类似于 1645:1780。

“虚拟调用”是动态绑定(bind)，应该比直接委托(delegate)调用更耗时吧？但结果显示不是。

谁能解释一下？ 

using System;
using System.Diagnostics;

class Foo
{
    public virtual bool IsTokenChar(string word)
    {
        return String.IsNullOrEmpty(word);
    }

    // this is a template method
    public int DoSomething(string word)
    {
        int trueCount = 0;
        for (int i = 0; i < repeat; ++i)
        {
            if (IsTokenChar(word))
            {
                ++trueCount;
            }
        }
        return trueCount;
    }

    public int DoSomething(Predicate<string> predicator, string word)
    {
        int trueCount = 0;
        for (int i = 0; i < repeat; ++i)
        {
            if (predicator(word))
            {
                ++trueCount;
            }
        }
        return trueCount;
    }

    private int repeat = 200000000;
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Foo f = new Foo();

        {
            Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
            f.DoSomething(null);
            sw.Stop();
            Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds);
        }

        {
            Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
            f.DoSomething(str => String.IsNullOrEmpty(str), null);
            sw.Stop();
            Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds);
        }
    }
}

最佳答案

想想每种情况下需要什么:

虚拟通话

  • 检查是否无效
  • 从对象指针导航到类型指针
  • 在指令表中查找方法地址
  • (不确定 - 即使 Richter 也没有涵盖这一点)如果方法未被覆盖，则转至基类型？递归直到找到正确的方法地址。 (我不这么认为 - 请参阅底部的编辑。)
  • 将原始对象指针压入堆栈(“this”)
  • 调用方式

委托(delegate)调用

  • 检查是否无效
  • 从对象指针导航到调用数组(所有委托(delegate)都可能是多播的)
  • 遍历数组，对于每次调用:
    • 获取方法地址
    • 确定是否将目标作为第一个参数传递
    • 将参数压入堆栈(可能已经完成 - 不确定)
    • 可选(取决于调用是打开还是关闭)将调用目标压入堆栈
    • 调用方式

可能会进行一些优化，以便在单次调用情况下不涉及循环，但即使这样也需要非常快速的检查。

但基本上，委托(delegate)也涉及同样多的间接寻址。考虑到我在虚拟方法调用中不确定的一点，在非常深的类型层次结构中调用未覆盖的虚拟方法可能会更慢......我会试一试并用答案进行编辑。

编辑:我尝试过继承层次结构的深度(最多 20 级)、“最派生覆盖”的点和声明的变量类型——但它们似乎都没有什么不同。

编辑:我刚刚尝试使用接口(interface)(传入)的原始程序 - 最终具有与委托(delegate)大致相同的性能。

关于C#:虚函数调用甚至比委托(delegate)调用更快？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/216008/

C#delegatelisectionperformancedelegatesvirtual

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