Question

对引用static_cast的引用是否与指向static_cast的指针具有相同的运行时间成本？

E.g。

class B;
class A: public class B;

A obj;
A& ref = obj;
A* ptr = &obj;

// 1
static_cast<B&>(ref);
// 2
static_cast<B*>(ptr);

Answer 1

不，他们并不总是有相同的成本。启用优化后，它们总是具有相同或非常接近相同的成本。

如果要向上或向下构建一个

的继承层次结构

涉及多重继承，或
多态类继承自非多态类

然后指针的static_cast可能会产生conditional move指令的费用，而参考的static_cast则不会。

这是因为在这些情况下，基类子对象可能与其完整对象的地址不同，因此static_cast可能涉及应用偏移：向源或地址添加或减去常量type对象来计算目标类型对象的地址。

指针可以为null，空指针的static_cast必须产生空指针，因此如果指针为null，则不会应用偏移量。这意味着编译器必须使用条件移动指令来选择是否应用偏移量，具体取决于指针是否为空。

引用不能为null，因此引用的static_cast不需要条件移动。此this指针也是免疫的，因为this指针永远不能为空。

请注意，这也会影响隐式的派生到基础转化，而不仅仅是显式static_cast。

通常可以忽略条件移动的成本。如果代码使用指针更具可读性或表达性，则使用指针。为了避免有条件的移动而伤害你的代码几乎总是非常愚蠢。

示例：

struct A { int a; };
struct B { int b; };
struct C : A, B { int c; };

B* cast(C* ptr) { return ptr; }
B& cast(C& ref) { return ref; }

编译器输出:(最新的GCC与-O2）

cast(C*):
        leaq    4(%rdi), %rax
        testq   %rdi, %rdi
        movl    $0, %edx
        cmove   %rdx, %rax
        ret
cast(C&):
        leaq    4(%rdi), %rax
        ret

另请注意，如果大多数编译器能够证明指针永远不能为空，那么它们就足够聪明，可以省略条件移动。例如，如果我们在int x = ptr->c;之前插入return ptr;，那么编译器将看到指针间接并且将假定它永远不会为null，因为如果它为null则程序具有未定义的行为，所以它不会＆＃ 39;无论是否将偏移应用于空指针。在这种情况下生成的代码与引用的强制转换相同。

Answer 2

确实如此 - 您可以放心地假设两种情况下的成本都是空的。结果汇编中唯一的static_cast跟踪（使用MSVC ++测试）是一个额外的指针副本，即使在启用任何优化的情况下也会进行优化。

引用static_cast和指向指针static_cast的引用的开销

2 个答案: