在c++++中优化虚函数调用的运行时开销，可通过以下三种替代方案实现：1. 类型擦除，通过统一接口封装不同类型的实现，避免虚函数表跳转，适用于需灵活支持多种回调或对象的场景；2. 函数指针或std::function替代，提供更轻量级的回调机制，适合状态机、策略切换等无需完整多态的情况；3. 静态分派（如crtp），在编译期确定行为，完全避免虚函数开销，适用于行为可静态绑定的场景。
在c++中，虚函数调用虽然提供了多态的便利性，但也会带来一定的运行时开销。如果你在性能敏感的场景下开发，比如高频循环、实时系统或游戏引擎内核，优化虚函数调用就成了一个值得考虑的问题。这里我们不讲虚函数本身的机制，而是聚焦两个替代方案：类型擦除和函数指针。
1. 类型擦除：减少虚函数表间接跳转
类型擦除（Type Erasure） 是一种常见的设计模式，常用于像 std::function 和 std::any 这样的标准库组件中。它的核心思想是将具体类型的接口封装到一个统一的抽象接口中，从而避免直接使用虚函数机制。
优点：
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- 可以避免虚函数表查找带来的间接跳转。
- 更加灵活，支持不同类型的回调或对象。
实现方式举例：
#include <functional> #include <memory> class TypeErased { public: template<typename T> TypeErased(T obj) : ptr(std::make_shared<Model<T>>(std::move(obj))) {} void call() { ptr->invoke(); } private: struct Concept { virtual void invoke() = 0; virtual ~Concept() = default; }; template<typename T> struct Model : Concept { T obj; Model(T o) : obj(std::move(o)) {} void invoke() override { obj(); } }; std::shared_ptr<Concept> ptr; };
在这个例子中，我们通过模板来隐藏具体的类型，而对外暴露的是统一的接口。这样做的好处是你可以传入任何可调用对象，包括 Lambda、普通函数、仿函数等。
2. 函数指针替代：更轻量级的回调机制
如果你不需要完整的面向对象多态行为，只是需要根据不同条件执行不同的函数逻辑，那么可以考虑使用函数指针或者函数对象包装器（如 std::function）来替代虚函数。
适用场景：
- 状态机切换行为
- 回调机制
- 插件式架构中的策略切换
示例：
using Callback = void (*)(); void actionA() { /* ... */ } void actionB() { /* ... */ } class Executor { public: void setCallback(Callback cb) { callback = cb; } void execute() { if (callback) callback(); } private: Callback callback; };
这种方式完全没有虚函数的开销，而且结构清晰。如果再配合 std::function 和 lambda 表达式，还能保留状态：
#include <functional> class Executor { public: using Callback = std::function<void()>; void setCallback(Callback cb) { callback = std::move(cb); } void execute() { if (callback) callback(); } private: Callback callback; };
3. 轻量级策略选择：静态分派 vs 动态分派
有时候你并不一定非要用动态绑定不可。如果你的多态行为是在编译期就可以确定的，那完全可以使用模板来做静态分派（Static dispatch）。
例如使用 CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）：
template<typename Derived> struct Base { void call() { static_cast<Derived*>(this)->impl(); } }; struct A : Base<A> { void impl() { /* 实现A的行为 */ } }; struct B : Base<B> { void impl() { /* 实现B的行为 */ } };
这样就能完全避免虚函数机制，同时保持接口的一致性。
总结一下
- 如果你想保留多态接口但又不想忍受虚函数开销，可以用类型擦除，比如 std::function 或者自己封装一层。
- 如果你的需求只是“根据情况调用不同函数”，用函数指针或 std::function + lambda 更直接高效。
- 如果行为在编译期已知，用CRTP 做静态多态是最轻量的选择。
基本上就这些方法了。每种都有适用的场景，关键是看你在运行时是否真的需要虚函数提供的灵活性。
