#новичкам
Нельзя в промышленных масштабах писать код без абстракций. Вряд ли вы за обозримое время напишите даже эхо-сервер на ассемблере. Даже сам язык программирования - это абстракция. Он позволяет писать программы более-менее на английском языке(или на патриотическом Русском на 1С).
Абстракции упрощают программирование. А что с перфомансом?
Гипотеза такова, что чем выше уровень абстракции, тем выше косты производительности в рантайме.
Это например четко видно на примере ООП. ООП и ООДизайн позволили нам создать почти весь софт, которым мы пользуемся. Но на вызов виртуальных функций накладывается большой дебафф: компилятор во время компиляции не знает конкретных типов и приходится использовать индиректные вызовы с помощью таблицы виртуальных функций. Никакого инлайнинга да и хотя бы конкретных фиксированных адресов.
Однако есть и такие абстракции, которые не накладывают оверхэд на рантайм! Они называются Zero-Cost абстракциями.
И это чуть ли не основаная философия программирования на С++. Мы можем играться с уровнями абстракции, писать самый отдаленный от железа код и за все это мы ничего не платим! Компилятор своим мегамозгом анализирует на код, выполняет кучу оптимизаций и на выходе получаем быструю, высокопроизводительную конфетку.
За примерами долго ходить не надо. Можно сложить элементы вектора руками, а можно использовать std::accumulate:
void foo(std::vector<int>& vec) {
int sum = 0;
for(int i = 0; i < vec.size(); i++) {
sum += vec[i];
}
std::cout << sum;
}
void bar(std::vector<int>& vec) {
int sum = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0);
std::cout << sum;
}При этом для обоих вариантов генерируется почти идентичный код. И это с использованием итераторов и прочих прелестей стандартных контейнеров.
На каких китах стоит возможность использовать "бесплатные" абстракции в С++?
🐳 Полиморфизм времени компиляции, compile-time вычисления и метапрограммирование. Тут все просто: переносим вычисления с рантайма в компайл тайм с помощью шаблонов, constexpr и меты и радуемся жизни. Параллельно можно еще и кофеек себе заваривать, пока проект билдится.
🐳 Инлайнинг. Одна из основных оптимизаций компилятора. Позволяет встраивать код функции в вызывающий код. С помощью инлайнинга 4 вложенных вызова функций могут превратиться в одну сплошную портянку низкоуровневого кода без дорогостоящих инструкций call.
🐳 Другие оптимизации. Компилятор дополнительно выполняет кучу оптимизаций: переставляет инструкции, подставляет известные значения сразу в код, обрезает ненужные инструкции, векторизует циклы и тд. Все они нужны для одной цели - ускорение кода.
Объединяя эти механизмы, C++ стремится обеспечить абстракции высокого уровня, которые можно использовать для написания выразительного и читаемого кода, сохраняя при этом производительность сравнимую с более низкоуровневым кодом, написанным например на С.
Don't pay for abstraction. Stay cool
#cppcore #compiler
