c++ - boost::mp11::mp_with_index 与 std::function 数组的性能比较

Question

考虑以下两个片段:

// Option (1).
boost::mp11::mp_with_index<N>(i,
                              [&](const auto i){ function<i>(/* args... */); });

和

// Option (2).
inline static const std::array<std::function<void(/* Args... */)>, N>
    functionArray{function<0>, ..., function<N-1>};
functionArray[i](/* args... */);

哪里N是大约在 [0, 20], i 范围内的编译时间大小是 0 之间的运行时索引和N-1 ，和template <size_t I> function(/* Args... */)是具有已知签名的模板函数。 这两个选项中哪一个最快？

注意:我知道boost::mp11::mp_with_index基本上创建了一个 switch 语句，允许将运行时索引转换为编译时索引。这引入了一些间接性，但我预计这不会太昂贵。同样，我知道std::function由于类型删除引入了一些间接性。我的问题是:两种间接类型中哪一种最有效？

Answer 1

std::array<std::function<void(Args...)>, N>与纯指针数组相比，可能会引入一些开销 std::array<void(*)(Args...), N> .

查看生成的程序集 https://godbolt.org/z/a8z9aKs7P ，可以得出以下结论:

boost::mp11::mp_with_index被编译为一个分支表，其中包含 N 个不同指令的 N 个地址，这些指令只需调用 function<I>当跳到。因此，它会在分支表中查找地址，跳转到该地址，然后再次跳转到所需的函数。

这个分支表可以通过简单地存储 function<I> 的地址来简化。 ，只需要一跳。当您有一个函数指针数组时，就会发生这种情况，该数组本质上是一个分支表。

std::function类似，但调用 std::function比调用常规函数指针稍微复杂一些。

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注意 clang 在 -O2 的优化方面很糟糕甚至-O3 。 boost::mp11::mp_with_index<N>实际上是一堆 if/else 语句，应该很容易编译，就像 switch 一样。 ，但 clang 未能做到这一点(并留下 N “比较和条件跳转”指令)。函数指针数组是这里唯一好的选择。