Шаблоны — примеры применения и альтернативы на других языках

[Qraizer]

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <utility>
 
/* динамически полиморфная иерархия */
struct DynaPolyBase                                                                     // интерфейс
{
  virtual void doIt() const = 0;
};
// реализации
struct DynaPolyDerived1 : DynaPolyBase
{
  virtual void doIt() const {};
};
struct DynaPolyDerived2 : DynaPolyBase
{
  virtual void doIt() const {};
};
struct DynaPolyDerived3 : DynaPolyDerived1
{
  virtual void doIt() const {};
};
 
/* статически полиморфная иерархия */
// реализации
struct StatPolyDerived1
{
  void doIt() const {};
};
struct StatPolyDerived2
{
  void doIt() const {};
};
struct StatPolyDerived3
{
  void doIt() const {};
};
template <typename Class> requires ( requires { std::declval<Class>().doIt(); } )       // интерфейс
struct StatPolyBase : Class
{
};
 
/* простой тестер */
template <typename C, auto Count = 1000u * 1000 * 1000>
void doIt(const C& c)
{
  for (decltype(Count) i = 0; i < Count; ++i) c.doIt();
}
 
int main()
{
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  StatPolyBase<StatPolyDerived2> item1;
  DynaPolyDerived2               item2;
 
  doIt(item1);                                                          // чек статики
 
  auto diff  = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
 
  std::cout << diff << std::endl;
  start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  doIt(item2);                                                          // чек динамики
  diff  = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
  std::cout << diff << std::endl;
}

Не знаю, как у вас, у нас вот так:

200ns
610564600ns

[Majestio]

Qraizer, что-то у тя какая-то жуть
Я попробовал твой пример прогнать в https://www.onlinegdb.com, выбрал там стандарт С++20, чет он заругался на твой код в отдельных местах. Ну не суть, я подредактировал.
Посмотри, я ничего в логике не поломал?

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <utility>
 
/* динамически полиморфная иерархия */
struct DynaPolyBase                                                                     // интерфейс
{
  virtual void doIt() const = 0;
};
// реализации
struct DynaPolyDerived1 : DynaPolyBase
{
  void doIt() const override {};
};
struct DynaPolyDerived2 : DynaPolyBase
{
  void doIt() const override {};
};
struct DynaPolyDerived3 : DynaPolyDerived1
{
  void doIt() const override {};
};
 
/* статически полиморфная иерархия */
// реализации
struct StatPolyDerived1
{
  void doIt() const {};
};
struct StatPolyDerived2
{
  void doIt() const {};
};
struct StatPolyDerived3
{
  void doIt() const {};
};
template <typename Class>       // интерфейс
struct StatPolyBase : Class
{
};
 
/* простой тестер */
template <typename C, auto Count = 1000u * 1000 * 1000>
void doIt(const C& c)
{
  for (auto i = 0; i < Count; ++i) c.doIt();
}
 
int main()
{
  
  StatPolyBase<StatPolyDerived2> item1;
  DynaPolyDerived2               item2;
 
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  doIt(item1);                                                          // чек статики
  auto diff  = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
  std::cout << diff.count() << std::endl;
  
  start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  doIt(item2);                                                          // чек динамики
  diff  = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
  std::cout << diff.count() << std::endl;
}

И вот какие я выводы получил после трех запусков:

2908372641
2742338534

1867473111
2083640450

1968410219
2046030004

А в твоем примере вообще какая-то лютая разница

[Qraizer]

Цитата Majestio @ 23.12.22, 17:00

Я попробовал твой пример прогнать в https://www.onlinegdb.com, выбрал там стандарт С++20, чет он заругался на твой код в отдельных местах. Ну не суть, я подредактировал.

В каких? Концепты не понял? С++20 в полной мере могут не все поддерживать. Та ну и хрен с ними, статика и на утиных работать будет, ей явно объявленные интерфейсы необязательны.
Но ты прав, я сутрировал конечно. Намерено, причём. Включи оптимизацию и познай дзен inline, как говорится.
Твой пример ближе к истине, но тут такое дело... в общем, предсказатель переходов у современных процессоров всё равно не даст нормально потестить разницу в производительности между статически и динамически связанными вызовами. Надо как-то рандомизировать адресаты, чтобы у предсказателя побольше промахов было, иначе даже косвенные вызовы будут связаны статически, но в кэше процессора. И если для динамики это раз плюнуть, то вот для статики...
Но это полбеды. Главная беда – это непонятно, а вообще нужно ли этот самый предсказатель нейтрализовывать. Как бы, синтетика синтетикой, но не до такой же степени, когда код сознательно пессимизируется.

Добавлено 23.12.22, 17:24
С горем пополам у меня вышло

543405900ns
578759500ns

Это я уменьшил количество вызовов в 10 раз. Вот вам воочию работа предсказателя: более чем 10 кратный штраф за сбросы конвейера.

Добавлено 23.12.22, 17:35
P.S. Ну не совсем, всё-таки. Код теперь выглядит примерно вот так:

template <typename C>
auto doIt(const C& c)
{
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 
  c.doIt();
  return std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
}
/* ... */
  StatPolyBase<StatPolyDerived1> itemS1;
  StatPolyBase<StatPolyDerived2> itemS2;
  StatPolyBase<StatPolyDerived3> itemS3;
  DynaPolyDerived1              *itemD1 = new DynaPolyDerived1;
  DynaPolyDerived2              *itemD2 = new DynaPolyDerived2;
  DynaPolyDerived3              *itemD3 = new DynaPolyDerived3;
  std::array<DynaPolyBase*, 3>   items = { itemD1, itemD2, itemD3 };
 
  std::random_device              rd;
  std::mt19937                    gen(rd());
  std::uniform_int_distribution<> distrib(0, 2);
 
  decltype(doIt(itemS1)) time = decltype(time)::zero();
 
  // статика
  for (int i = 0; i < 10000000; ++i)
    switch (distrib(gen))
    {
      case 0: time += doIt(itemS1); break;
      case 1: time += doIt(itemS2); break;
      case 2: time += doIt(itemS3); break;
    }
/* ... */
  // динамика
  for (int i = 0; i < 10000000; ++i)
    time += doIt(*items[distrib(gen)]);
  delete itemD1;
  delete itemD2;
  delete itemD3;

Т.е. в эти 10 крат входят также вызовы рандом-генератора и службы времени. Так что не всё таки так уж и плохо без предсказателя.

Добавлено 23.12.22, 18:04
Если же подойти к этому ну оооочень аккуратно, то:

547698900ns
833802200ns

700369200ns
1015749800ns

664954600ns
962311400ns

Тут учитывается оверхед самого вызова std::chrono::high_resolution_clock::now(), усреднённый по миллиарду вызовов. И циклы снова увеличены до миллиарда.
Но надо понимать, что если у вас нет аппаратной защиты от всяких там Spectre и вместо стоят программные патчи, то эта синтетика будет показывать попугаев вместо наносекунд.

Сообщение отредактировано: Qraizer - 23.12.22, 18:05

[Majestio]

Ну да, такое ближе к истине. А то я уже распереживался за динамику, чуть чяем не облился