Function 指针作为标记联合中的“标记”

Question

我倾向于避免使用标记联合的原因之一是我不喜欢标签的switch/case语句在标签数量大于 4 个左右时可能引入的性能损失的想法。

我只是想到，可以设置一个指向 function 的指针，而不是使用标签，该指针读取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，使其指向读取您在联合中写入的最后一个字段的 function。 是的，有一个难题，它是返回读取值的位置（因为相同的 function 指针不能指向返回不同类型的函数）。 我选择通过指向void的指针返回值，这样 function 也可以用 C11 _Generic() “重载”，从而为 output 转换和写入不同的类型。

当然，调用指向 function 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更快switch/case 。

我的问题是：你见过在某处使用过这种技术吗？ （我没有，而且我不知道是不是因为在现实世界中应用它需要 readval function 上的_Generic() ，它需要 C11，或者是因为某些问题我现在没有注意到） . 你猜你需要多少标签才能让指向 function 的指针在当前的 Intel CPU 中比switch/case更快？

Answer 1

你可以这样做。 在您的情况下，更易于优化的 function 签名将是 size_t size_t (*)(union u U) （所有联合值都可以适合size_t并且联合足够小，可以通过值传递以提高效率），但是即使这样，function 调用也有不可忽略的开销，往往比通过交换机生成的跳转表的跳转要大得多。

尝试类似：

#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 处，我在基于开关的代码中获得了两倍以上的性能。