C# 将方法/属性标记为虚拟的性能影响是什么？

问题如标题所述：将方法/属性标记为虚拟的性能影响是什么

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注意-我假设虚拟方法在普通情况下不会重载；我通常在这里使用基类。

从您的标记中，您说的是c。我只能从德尔菲的角度来回答。我想也会是这样。（我在这里期待负面反馈：））

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静态方法将在编译时链接。虚拟方法需要在运行时进行查找以决定调用哪个方法，因此开销很小。只有当方法很小且经常调用时，它才有意义。

与直接调用相比，虚拟函数的性能开销非常小。在较低的级别上，基本上是通过数组查找来获取函数指针，然后通过函数指针进行调用。现代CPU甚至可以在其分支预测器中合理地预测间接函数调用，因此它们通常不会对现代CPU管道造成太大的伤害。在汇编级别，虚拟函数调用转换为如下内容，其中

I

是任意立即数

MOV EAX, [EBP + I] ; Move pointer to class instance into register
MOV EBX, [EAX] ;  Move vtbl pointer into register.
CALL [EBX + I]  ;   Call function

与直接函数调用的以下内容相比：

CALL I  ;  Call function directly

真正的开销在于虚拟函数在很大程度上不能内联。（如果虚拟机意识到它们总是指向同一个地址，那么它们可以使用JIT语言。）除了内联本身带来的加速外，内联还支持其他一些优化，例如常量折叠，因为调用方可以知道被调用方在内部是如何工作的。对于大到无论如何都不能内联的函数，性能影响可能可以忽略不计。对于可能是内联的非常小的函数，这时您需要注意虚拟函数

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编辑：需要记住的另一件事是，所有程序都需要流控制，而这永远不是免费的。什么将取代你的虚拟功能？转换语句？一系列if语句？这些仍然是不可预测的分支。此外，给定一个N路分支，一系列if语句将在O（N）中找到正确的路径，而虚函数将在O（1）中找到它。switch语句可以是O（N）或O（1），这取决于它是否优化为跳转表。

在桌面端，不管方法是否重载，它们都会通过方法指针表（虚拟方法表）产生额外级别的间接寻址，这意味着在方法调用之前，大约有2个额外的内存通过间接读取来比较非密封类和非final方法上的非虚方法

[一个有趣的事实是，在compact framework 1.0版上，开销更大，因为它不使用虚拟方法表，而只是通过反射来发现调用虚拟方法时要执行的正确方法。]

此外，与非虚拟方法相比，虚拟方法不太可能成为内联或其他优化（如尾部调用）的候选方法

这大致是方法调用的性能层次结构：

非虚拟方法<虚拟方法<接口方法（在类上）<委托分派

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但是，除非您通过测量来证明，否则各种调度机制的这些性能影响都无关紧要（即使这样，架构含义、可读性等也可能对选择方法有很大的影响）

通常，虚拟方法只需通过一个函数指针表即可到达实际方法。这意味着一次额外的解引用和一次到内存的往返

虽然成本并非绝对为零，但却是极其微小的。 如果它有助于你的程序拥有虚拟功能，那么一定要这样做

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拥有一个设计良好、性能影响非常小的程序要比一个笨拙的程序好得多，只是为了避免v表。

很难说清楚，因为.NET JIT编译器可能能够在某些（许多？）情况下优化开销

但如果它没有优化它，我们基本上是在讨论一个额外的间接指针

也就是说，当调用非虚拟方法时，必须

保存寄存器，生成函数prologue/epilogue来设置参数，复制返回值等等

跳转到固定且静态已知的地址

1在两种情况下都是相同的。对于2，使用虚拟方法，您必须从对象vtable中的固定偏移量读取，然后跳到该偏移量指向的任何位置。这使得分支预测更加困难，并且可能会将一些数据从CPU缓存中推出。所以差别不是很大，但是如果你把每个函数调用都虚拟化的话，它可以加起来

它还可以抑制优化。编译器可以很容易地内联对非虚拟函数的调用，因为它确切地知道调用哪个函数。使用虚拟函数，这有点棘手。一旦确定调用哪个函数，JIT编译器可能仍然能够做到这一点，但这需要做更多的工作

总而言之，它仍然可以累积，特别是在性能关键领域。但是，除非函数每秒至少调用几十万次，否则您不必担心这个问题。

。虚拟函数调用（在3ghz PowerPC上）比直接函数调用长7-20纳秒。这意味着它实际上只对那些计划每秒调用一百万次的函数，或者那些开销可能大于函数本身的小函数才有意义。（例如，出于盲目的习惯而将访问器函数虚拟化可能是不明智的。）

我还没有在C#中运行测试，但我希望差异会更小，因为CLR中几乎每个操作都涉及间接测试。