假设您有一个对计算值并返回值的方法的调用：
double calculate(const double& someArg);
您实现了另一种计算方法，该方法与第一种方法具有相同的配置文件，但工作方式不同：
double calculate2(const double& someArg);
你希望能够根据布尔设置从一个切换到另一个，所以你最终会得到这样的东西：
double calculate(const double& someArg)
{
if (useFirstVersion) // <-- this is a boolean
return calculate1(someArg); // actual first implementation
else
return calculate2(someArg); // second implementation
}
布尔值可能在运行时发生变化，但这种情况非常罕见。
我注意到一个小但明显的性能打击，我认为这是由于分支预测失误或缓存不友好的代码造成的。
如何优化它以获得最佳运行时性能？
我对这个问题的想法和尝试：
我尝试使用指针指向函数来确保避免分支预测错误：
当时的想法是，当布尔值发生变化时，我会更新指向函数的指针。这样，就没有if/else，我们直接使用指针：
指针定义如下：
double (ClassWeAreIn::*pCalculate)(const double& someArg) const;
新的计算方法变成这样：
double calculate(const double& someArg)
{
(this->*(pCalculate))(someArg);
}
我试着将它与__forceinline结合使用，它确实产生了影响(我不确定这是否应该是预期的，因为编译器应该已经做到了？(。没有__forceline是性能最差的，有了__forceline似乎好多了。
我曾想过用两个重写来计算一个虚拟方法，但我读到虚拟方法不是优化代码的好方法，因为我们仍然需要找到在运行时调用的正确方法。不过我没有尝试。
然而，无论我做了什么修改，我似乎都无法恢复原来的表演(也许这是不可能的？(。是否有一种设计模式可以以最优化的方式处理这一问题(可能越干净/越容易维护越好(？
VS的完整示例：
main.cpp
#include "stdafx.h"
#include "SomeClass.h"
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <chrono>
#include <iostream>
int main()
{
srand(time(NULL));
auto start = std::chrono::steady_clock::now();
SomeClass someClass;
double result;
for (long long i = 0; i < 1000000000; ++i)
result = someClass.calculate(0.784542);
auto end = std::chrono::steady_clock::now();
std::chrono::duration<double> diff = end - start;
std::cout << diff.count() << std::endl;
return 0;
}
SomeClass.cpp
#include "stdafx.h"
#include "SomeClass.h"
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
double SomeClass::calculate(const double& someArg)
{
if (useFirstVersion)
return calculate1(someArg);
else
return calculate2(someArg);
}
double SomeClass::calculate1(const double& someArg)
{
return asinf((rand() % 10 + someArg)/10);
}
double SomeClass::calculate2(const double& someArg)
{
return acosf((rand() % 10 + someArg) / 10);
}
SomeClass.h
#pragma once
class SomeClass
{
public:
bool useFirstVersion = true;
double calculate(const double& someArg);
double calculate1(const double& someArg);
double calculate2(const double& someArg);
};
(我没有在示例中包含ptr函数，因为它似乎只会让事情变得更糟(。
使用上面的例子，当在main中直接调用calculate1时，我平均要运行14,61s，而当调用calculate 0时，我的平均要运行15,00s(使用__forceinline，这似乎使差距更小(。
由于useFirstVersion很少更改，因此大多数分支预测技术都很容易预测calculate的执行路径。由于实现if/else逻辑所需的额外代码，性能会有所下降。它还取决于编译器是否内联calculate、calculate1或calculate2。理想情况下，它们都应该内联，尽管与直接调用calculate1或calculate2相比，这种情况不太可能发生，因为代码大小更大。请注意，我没有试图重现您的结果，但对于3%的性能下降没有什么特别可疑的。如果可以使useFirstVersion从不动态更改，则可以将其转换为宏。否则，通过函数指针调用calculate的想法将消除大部分性能开销。顺便说一句，我不认为MSVC可以通过函数指针内联调用，但这些函数是内联的好候选者。
最后，如果你和我处于同样的情况，我会建议如下：
- 如果正确的预测很少改变，那么就不用担心分支预测错误
虽然我无法提供确切的数字来支持，但成本似乎很低。
- 新中介方法的开销成本可以通过VC中的__force内联来降低++
我能够注意到差异，这最终是避免性能下降的最佳方式。只有当内联的方法很小，比如简单的getters&这样的我不知道为什么我的编译器不选择自己内联方法，但__force内联实际上做到了(尽管你不能确定编译器会内联方法，因为__force inline只是对编译器的一个建议(。