标记联合中的函数指针为 "tag"

Question

我倾向于避免使用标记联合的原因之一是我不喜欢这样的想法，如果标记的数量更多，标记的 switch/case 语句可能会引入性能损失比 4 个左右。

我只是想不使用标签，而是可以设置一个指向函数的指针，该函数读取 union 中最后写入的值。例如：

union u{
   char a;
   int b;
   size_t c;
};

struct fntag{
   void (*readval)(union u *ptr, void *out);
   union u val;
};

然后，每当您将值写入 val 时，您也会相应地更新 readval 指针，以便它指向一个函数，该函数读取您在联合中写入的最后一个字段。是的，有一个棘手的问题，就是return读取值的位置（因为同一个函数指针不能指向不同类型的函数return）。我选择通过指向 void 的指针 return 值，这样这样的函数也可以用 C11 _Generic() “重载”，从而为输出转换和写入不同的类型。

当然，调用指向函数的指针会产生性能开销，我想检查 enum 的值要重得多，但在某些时候，如果标签的数量很大，我相信它会比 switch/case.

快

我的问题是：你见过这种技术在什么地方使用过吗？（我没有，我不知道是不是因为在现实世界中应用它需要在 readval 函数上使用 _Generic()，这需要 C11，或者是因为一些我没有注意到的问题片刻）。你猜你需要多少标签才能使指针在当前的英特尔 CPU 中比 switch/case 更快地运行？

Answer 1

你可以做到。在您的情况下，更优化友好的函数签名将是 size_t size_t (*)(union u U) （所有联合值都可以放入 size_t 并且联合足够小，可以通过值传递更多高效），但即使如此，函数调用也有不可忽略的开销，它往往比通过开关生成的跳转的开销大得多 table.

试试这样的东西：

#include <stddef.h>
enum en { e_a, e_b, e_c };
union u{
   char a;
   int b;
   size_t c;
};

size_t u_get_a(union u U) { return U.a; }
size_t u_get_b(union u U) { return U.b; }
size_t u_get_c(union u U) { return U.c; }

struct fntag{ size_t (*u_get)(union u U); union u u_val; };
struct entag{ enum en u_type; union u u_val; };

struct fntag fntagged1000[1000]; struct entag entagged1000[1000];

void init(void) {
    for (size_t i=0; i<1000; i++)
        switch(i%3){
        break;case 0: 
            fntagged1000[i].u_val.a = i, fntagged1000[i].u_get = &u_get_a;
            entagged1000[i].u_val.a = i, entagged1000[i].u_type = e_a;
        break;case 1: 
            fntagged1000[i].u_val.b = i, fntagged1000[i].u_get = &u_get_b;
            entagged1000[i].u_val.b = i, entagged1000[i].u_type = e_b;
        break;case 2:
            fntagged1000[i].u_val.c = i, fntagged1000[i].u_get = &u_get_c;
            entagged1000[i].u_val.c = i, entagged1000[i].u_type = e_c;
        }
}


size_t get1000fromEnTagged(void)
{
    size_t r = 0;
    for(int i=0; i<1000; i++){
        switch(entagged1000[i].u_type){
        break;case e_a: r+=entagged1000[i].u_val.a;
        break;case e_b: r+=entagged1000[i].u_val.b;
        break;case e_c: r+=entagged1000[i].u_val.c;
        /*break;default: __builtin_unreachable();*/
        }
    }
    return r;
}

size_t get1000fromFnTagged(void)
{
    size_t r = 0;
    for(int i=0; i<1000; i++) r += (*fntagged1000[i].u_get)(fntagged1000[i].u_val);
    return r;
}



int main(int C, char **V)
{
    size_t volatile r;
    init();
    if(!V[1]) for (int i=0; i<1000000; i++) r=get1000fromEnTagged();
    else for (int i=0; i<1000000; i++) r=get1000fromFnTagged();


}

在 -O2 时，我在基于开关的代码中获得了两倍多的性能。

标记联合中的函数指针为 "tag"

Function pointer as "tag" in tagged union

c

unions