成员函数比 C++ 中的二元运算符重载更有效？

Question

考虑两种实现类 Foo 变量加法的方法：

1. 使用运算符重载：Foo operator+(const Foo& rhs)
2. 使用成员函数：void addAndAssign(const Foo &lhs, const Foo& rhs)

现在考虑两个等价的表达式a = b + c 和a.addAndAssign(b,c)：

选项 1 会将加法的结果放入一个新变量中，然后将其移动分配到目标 a。但选项 2 将直接对变量 a 执行加法，无需赋值。

请记住，移动赋值并不能真正避免在具有静态分配成员的类上复制数据。对于包含静态分配的成员变量和数组的类型，这不会使二元运算符总是比等效的成员函数效率低吗？有没有办法解决这个问题？

Answer 1

所以我编写了一个非常简单的基准，它只是以不同的方式将两个 Vector3 相加。

方法一：

static Vector3 Add(Vector3 a, Vector3 b) {
    return Vector3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);
}

方法二：

Vector3 operator+(const Vector3& right) const {
    return Vector3(this->x + right.x, this->y + right.y, this->z + right.z);
}

方法三：

Vector3& AddTo(Vector3 other) {
    x += other.x, y += other.y, z += other.z;
    return *this;
}

方法四：

Vector3& operator+=(const Vector3 rhs) {
    this->x += rhs.x, this->y += rhs.y, this->z += rhs.z;
    return *this;
}

测试集是两个 Vector3 数组，都是 10Mio 条目，在 -10k 到 10k 的范围内随机初始化。 IDE 是 VS 2019 和默认（ISO C++ 14 标准）在 Ryzen 3700x CPU、24GB 2800mhz CL16 RAM 上

结果是：

方法一：432毫秒

方法 2：438 毫秒

方法 3：227 毫秒

方法 4：227 毫秒

我重新运行了几次，结果似乎几乎是固定的（这里或那里多或少 1 - 2 毫秒）

但这是有道理的，它实际上不会改变性能。重载和函数在内部都是相同的代码，如果将其编译下来，运算符重载基本上就是一个函数。然而，简单的 Add 函数始终要好几毫秒。但它确实只显示连续添加 30Mio 次。