boost::mp11::mp_with_index 的性能与 std::function 的数组相比

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... */);

其中 N 是大约在 [0, 20] 范围内的编译时大小，i 是 0 和 N-1 之间的运行时索引，并且 template <size_t I> function(/* Args... */) 是一个具有已知签名的模板函数。 两个选项中哪个最快？

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，但我希望这不会太昂贵。同样，我知道 std::function 由于类型擦除而引入了一些间接。我的问题是：两种间接类型中哪一种最有效？

Answer 1

与纯指针数组 std::array<void(*)(Args...), N>.

相比，

std::array<std::function<void(Args...)>, N> 可能会引入一些开销

查看在 https://godbolt.org/z/a8z9aKs7P 处生成的程序集，可以得出以下观察结果：

boost::mp11::mp_with_index 被编译为一个分支 table，它为 N 个不同的指令保存 N 个地址，这些指令在跳转到时简单地调用 function<I>。所以，它会在分支 table 中寻找一个地址，跳转到那个地址，然后再次跳转到所需的函数。

这个分支table可以简化为只存储function<I>的地址，只需要一次跳转。这是当你有一个函数指针数组时会发生什么，该数组本质上是一个分支 table.

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

请注意 clang 在 -O2 甚至 -O3 上的优化都很糟糕。 boost::mp11::mp_with_index<N> 实际上是一堆 if/else 语句，应该很容易编译，就好像它是 switch，但 clang 无法做到这一点（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。

boost::mp11::mp_with_index 的性能与 std::function 的数组相比

Performance of boost::mp11::mp_with_index compared to array of std::function

c++

boost

callback

benchmarking

std-function