在遗留代码上规避 RTTI

Question

我一直在寻找一种方法来解决动态转换类型检查的缓慢问题。在你开始说我应该重新设计所有东西之前，让我告诉你设计是 5 年前决定的。我无法修复之后出现的所有 400,000 行代码（我希望可以），但我可以进行一些更改。我已经对类型识别进行了这个小测试：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <stdint.h>
#include <ctime>

using namespace std;

#define ADD_TYPE_ID \
    static intptr_t type() { return reinterpret_cast<intptr_t>(&type); }\
    virtual intptr_t getType() { return type(); }

struct Base
{
    ADD_TYPE_ID;
};

template <typename T>
struct Derived : public Base
{
    ADD_TYPE_ID;
};

int main()
{
    Base* b = new Derived<int>();
    cout << "Correct Type: " << (b->getType() == Derived<int>::type()) << endl; // true
    cout << "Template Type: " << (b->getType() == Derived<float>::type()) << endl; // false
    cout << "Base Type: " << (b->getType() == Base::type()) << endl; // false

    clock_t begin = clock();
    {
        for (size_t i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            if (b->getType() == Derived<int>::type())
                Derived <int>* d = static_cast<Derived<int>*> (b);
        }
    }
    clock_t end = clock();
    double elapsed = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;

    cout << "Type elapsed: " << elapsed << endl;

    begin = clock();
    {
        for (size_t i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            Derived<int>* d = dynamic_cast<Derived<int>*>(b);
            if (d);
        }
    }
    end = clock();
    elapsed = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;

    cout << "Type elapsed: " << elapsed << endl;

    begin = clock();
    {
        for (size_t i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            Derived<int>* d = dynamic_cast<Derived<int>*>(b);
            if ( typeid(d) == typeid(Derived<int>*) )
                static_cast<Derived<int>*> (b);
        }
    }
    end = clock();
    elapsed = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;

    cout << "Type elapsed: " << elapsed << endl;

   return 0;
}

似乎使用类 id（上面的第一次解决方案）将是在运行时进行类型检查的最快方法。 这会导致线程出现任何问题吗？有没有更好的方法在运行时检查类型（重构不多）？

编辑：我还需要补充一点，这需要与 TI 编译器一起使用，目前仅支持 '03

Answer 1

首先，请注意dynamic_cast 和 RTTI 之间存在很大差异：转换告诉您是否可以将基础对象视为 some 进一步派生的对象，但不一定是大多数派生对象。 RTTI 告诉您最精确的派生类型。自然前者更强大，也更昂贵。

那么，如果您有一个多态层次结构，那么您可以通过两种自然的方式来选择类型。它们是不同的；使用实际适用的那个。

void method1(Base * p)
{
    if (Derived * q = dynamic_cast<Derived *>(p))
    {
        // use q
    }
}

void method2(Base * p)
{
    if (typeid(*p) == typeid(Derived))
    {
        auto * q = static_cast<Derived *>(p);

        // use q
    }
}

另请注意，如果基类是虚拟基类，则方法 2 通常不可用。如果您的类不是多态的，则这两种方法都不适用。

在快速测试中，我发现方法 2 明显快于基于 ID 的手动解决方案，而后者又比动态转换解决方案（方法 1）快。

Answer 2

比较类的虚函数表怎么样？

快速而肮脏的概念证明：

void* instance_vtbl(void* c)
{
    return *(void**)c;
}

template<typename C>
void* class_vtbl()
{
    static C c;
    return instance_vtbl(&c);
}

// ...

begin = clock();
{
    for (size_t i = 0; i < 100000000; i++)
    {
        if (instance_vtbl(b) == class_vtbl<Derived<int>>())
            Derived <int>* d = static_cast<Derived<int>*> (b);
    }
}
end = clock();
elapsed = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;

cout << "Type elapsed: " << elapsed << endl;

使用 Visual C++ 的 /Ox 开关，这似乎比 type/getType 技巧快 3 倍。

Answer 3

鉴于这种类型的代码

class A {
};

class B : public A {
}

A * a;
B * b = dynamic_cast<B*> (a);
if( b != 0 ) // do something B specific

修复它的多态（对吗？）方法是这样的

class A {
public:
    virtual void specific() { /* do nothing */ }
};

class B : public A {
public:
    virtual void specific() { /* do something B specific */ }
}

A * a;
if( a != 0 ) a->specific();

Answer 4

当 MSVC 2005 首次发布时，64 位代码的 dynamic_cast 比 32 位代码慢得多。我们想要一个快速简单的修复。这就是我们的代码的样子。它可能违反了各种良好的设计规则，但删除 dynamic_cast 的转换可以通过脚本自动完成。

class dbbMsgEph {
public:
    virtual dbbResultEph *              CastResultEph() { return 0; }
    virtual const dbbResultEph *        CastResultEph() const { return 0; }
};

class dbbResultEph : public dbbMsgEph {
public:
    virtual dbbResultEph *              CastResultEph() { return this; }
    virtual const dbbResultEph *        CastResultEph() const { return this; }
    static dbbResultEph *               Cast( dbbMsgEph * );
    static const dbbResultEph *         Cast( const dbbMsgEph * );
};

dbbResultEph *
dbbResultEph::Cast( dbbMsgEph * arg )
{
    if( arg == 0 ) return 0;
    return arg->CastResultEph();
}

const dbbResultEph *
dbbResultEph::Cast( const dbbMsgEph * arg )
{
    if( arg == 0 ) return 0;
    return arg->CastResultEph();
}

我们曾经有过

dbbMsgEph * pMsg;
dbbResultEph * pResult = dynamic_cast<dbbResultEph *> (pMsg);

我们把它改成

dbbResultEph * pResult = dbbResultEph::Cast (pMsg);

使用简单的 sed(1) 脚本。而且虚函数调用效率很高。

Answer 5

//在发布模块(VS2008)中是这样的：

cout << "Base Type: " << (b->getType() == Base::type()) << endl;

我猜是因为优化。所以我改变了 Derived::type() 的实现

template <typename T>
struct Derived : public Base
{
    static intptr_t type() 
    { 
        cout << "different type()" << endl;
        return reinterpret_cast<intptr_t>(&type); 
    }
    virtual intptr_t getType() { return type(); }
};

那就不一样了，如果用这种方法怎么处理？？？