在使用 std::visit 时/std::variant我在探查器输出中看到 std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl函数花费的时间最多。

我做了这样的测试:

// 3 class families, all like this
class ElementDerivedN: public ElementBase
{
    ...
        std::variant<ElementDerived1*, ElementDerived2*,... > GetVariant() override { return this; }
}

std::vector<Element*> elements;
std::vector<Visitor*> visitors;
std::vector<Third*>   thirds;

// prepare a hack to get dynamic function object:
template<class... Ts> struct funcs : Ts... { using Ts::operator()...; };
template<class... Ts> funcs(Ts...) -> funcs<Ts...>;

// demo functions:
struct Actions { template < typename R, typename S, typename T> void operator()( R*, S*, T* ) {} };
struct SpecialActionForElement1{ template < typename S, typename T > void operator()( Element1*, S*, T* ) {} };


for ( auto el: elements )
{
    for ( auto vis: visitors )
    {
        for ( auto th: thirds )
        {
            std::visit( funcs{ Actions(), SpecialActionForElement1Derived1()}, el->GetVariant(), vis->GetVariant(), th->GetVariant() );
        }
    }
}

如前所述，std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<...>花费最多的时间。

问: 由于在每次访问调用时生成的生成的 n 维函数数组都是从调用到调用相同的，因此最好将它保留在 std::visit 的调用之间。 .这可能吗？

也许我走错了路，如果是这样，请告诉我!

编辑: 使用标准 fedora 安装中的编译器 gcc7.3。 std-lib 在 g++ 中被用作标准(这是什么)

构建选项:

g++ --std=c++17 -fno-rtti main.cpp -O3 -g -o go

最佳答案

我刚刚看了一个更简单的 example .该表是在编译时生成的。时间可能花在了 std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<...> 中生成的 lambda 表达式中.出于某种原因，这些基本上调用访问者的 lambda 不会忽略对变体实际类型的检查。

此函数允许编译器为四个不同版本的访问 lambda 创建代码，这些代码内联到在 std::visit 中创建的 lambda 中。并将指向这些 lambda 的指针存储在静态数组中:

double test(std::variant<int, double> v1, std::variant<int, double> v2) {
    return std::visit([](auto a, auto b) -> double {
        return a + b;
        }, v1, v2);
}

这是在测试中创建的:

  (...) ; load variant tags and check for bad variant
  lea rax, [rcx+rax*2] ; compute index in array
  mov rdx, rsi
  mov rsi, rdi
  lea rdi, [rsp+15]
  ; index into vtable with rax
  call [QWORD PTR std::__detail::__variant::(... bla lambda bla ...)::S_vtable[0+rax*8]]

这是为 <double, double> 生成的访客:

std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<std::__detail::__variant::_Multi_array<double (*)(test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&, std::variant<int, double>&, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&)>, std::tuple<test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&>, std::integer_sequence<unsigned long, 1ul, 1ul> >::__visit_invoke(test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&, test(std::variant<int, double>, std::variant<int, double>)::{lambda(auto:1, auto:2)#1}&&):
; whew, that is a long name :-)
; redundant checks are performed whether we are accessing variants of the correct type:
      cmp BYTE PTR [rdx+8], 1
      jne .L15
      cmp BYTE PTR [rsi+8], 1
      jne .L15
; the actual computation:
      movsd xmm0, QWORD PTR [rsi]
      addsd xmm0, QWORD PTR [rdx]
      ret

如果探查器将这些类型检查的时间和您的内联访问者的时间都归因于 std::__detail::__variant::__gen_vtable_impl<...>，我不会感到惊讶。 ，而不是为您提供深层嵌套 lambda 的完整 800 多个字符名称。

我在这里看到的唯一通用优化潜力是省略对 lambda 中错误变体的检查。由于 lambda 仅通过匹配变体的函数指针调用，因此编译器将很难静态地发现检查是多余的。

我查看了 same example compiled with clang and libc++ .在 libc++ 中消除了冗余类型检查，因此 libstdc++ 还不是最佳选择。

decltype(auto) std::__1::__variant_detail::__visitation::__base::__dispatcher<1ul, 1ul>::__dispatch<std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&>(std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&): # @"decltype(auto) std::__1::__variant_detail::__visitation::__base::__dispatcher<1ul, 1ul>::__dispatch<std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&>(std::__1::__variant_detail::__visitation::__variant::__value_visitor<test(std::__1::variant<int, double>, std::__1::variant<int, double>)::$_0>&&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&, std::__1::__variant_detail::__base<(std::__1::__variant_detail::_Trait)0, int, double>&)"
  ; no redundant check here
  movsd xmm0, qword ptr [rsi] # xmm0 = mem[0],zero
  addsd xmm0, qword ptr [rdx]
  ret

也许您可以检查您的生产软件中实际生成了哪些代码，以防它与我在示例中发现的不相似。

关于c++ - 优化 std::visit 可能吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/49146629/