與將條件作為模板參數傳遞給sort（）的比較導致比將條件函數指針傳遞給qsort（）更少的開銷？

Question

在Stroustrup的C ++編程語言中，當他討論標准庫的設計時，他說，

例如，將比較標准構建為排序函數是不可接受的，因為可以根據不同的標准對相同的數據進行排序。 這就是為什么C標准庫qsort()將比較函數作為參數而不是依賴於固定的東西，比如<運算符。 另一方面，函數調用對每次比較施加的開銷會使qsort()作為構建塊進一步構建庫。

以上這些對我有意義。 但在第二段中，他說，

這個開銷嚴重嗎？ 在大多數情況下，可能不是。 但是，函數調用開銷可能會占用某些算法的執行時間，並導致用戶尋找替代方案。 通過§13.4中描述的模板參數提供比較標准的技術解決了這個問題。

在§13.4中，比較標准被定義為具有靜態成員函數的類（進行比較）。 當這些類用作模板參數時，仍然通過其靜態成員函數進行比較。 在我看來，仍然會有調用靜態成員函數的開銷。

Stroustrup的意思是什么？

Answer 1

std::sort是一個函數模板。 在編譯期間，將為每個類型和比較運算符創建單獨的sort實例。 並且因為對於每個sort實例化，類型和比較器在編譯時是已知的，這允許內聯比較器功能並因此避免函數調用的成本。

Answer 2

理論上沒有理由說為什么sort需要比qsort更快。 有些編譯器甚至會將函數指針內聯傳遞給像' qsort這樣的函數：我相信我已經看過gcc或clang這樣做（不是qsort ），甚至在功能定義在不同的cpp文件中也是如此。

重要的是sort將函數對象作為類型和實例傳遞。 生成每種類型的不同函數： template s是函數的工廠。 在調用它時，調用的確切函數對於每個這樣的函數實例都很容易確定，因此內聯是微不足道的。

可以對函數指針執行相同操作，但需要從調用qsort的位置進行內聯，並仔細跟蹤函數指針的不變性，並知道它是從哪個函數開始的。 這在實踐中比上述機制脆弱得多。

類似問題出現了類似的問題（在sort數組時顯然是靜態的，使用qsort時更難處理）等。

Answer 3

通過指針調用函數有兩個開銷：指針解除引用和函數調用開銷。 這是一個運行時進程。

模板實例化由編譯器完成。 指針解除引用被消除，因為顯然沒有指針。 函數調用開銷由編譯器通過內聯調用進行優化。