自從七十年代C語言誕生以來，一直以其靈活性、高效率和可移植性為軟件開發(fā)人員所鐘愛，成為系統(tǒng)軟件開發(fā)的首選工具。而C++作為C語言的繼承和發(fā)展，不僅保留了C語言的高度靈活、高效率和易于理解等諸多優(yōu)點，還包含了幾乎所有面向對象的特征，成為新一代軟件系統(tǒng)構建的利器。
相對來說，C語言是一種簡潔的語言，所涉及的概念和元素比較少，主要是：宏(macro)、指針(pointer)、結構(struct)、函數(function)和數組(array)，比較容易掌握和理解。而C++不僅包含了上面所提到的元素，還提供了私有成員(private members)、公有成員(public members)、函數重載(function overloading)、缺省參數(default parameters)、構造函數、析構函數、對象的引用(references)、操作符重載(operator overloading)、友元(friends)、模板(templates)、異常處理(exceptions)等諸多的要素，給程序員提供了更大的設計空間，同時也增加了軟件設計的難度。
C語言之所以能被廣泛的應用，其高效率是一個不可忽略的原因，C語言的效率能達到匯編語言的80%以上，對于一種高級語言來說，C語言的高效率就不言而喻了。那么，C++相對于C來說，其效率如何呢？實際上，C++的設計者stroustrup要求C++效率必須至少維持在與C相差5%以內，所以，經過精心設計和實現(xiàn)的C++同樣有很高的效率，但并非所有C++程序具有當然的高效率，由于C++的特殊性，一些不好的設計和實現(xiàn)習慣依然會對系統(tǒng)的效率造成較大的影響。同時，也由于有一部分程序員對C++的一些底層實現(xiàn)機制不夠了解，就不能從原理上理解如何提高軟件系統(tǒng)的效率。
本文主要討論兩個方面的問題：第一，對比C++的函數調用和C函數調用，解析C++的函數調用機制；第二，例舉一些C++程序員不太注意的技術細節(jié)，解釋如何提高C++的效率。為方便起見，本文的討論以下面所描述的單一繼承為例(多重繼承有其特殊性，另作討論)。
class X { public: virtual ~X(); file://析構函數 virtual void VirtualFunc(); file://虛函數 inline int InlineFunc() { return m_iMember}; file://內聯(lián)函數 void NormalFunc(); file://普通成員函數 static void StaticFunc(); file://靜態(tài)函數 private: int m_iMember; }; class XX: public X { public: XX(); virtual ~XX(); virtual void VirtualFunc(); private: String m_strName; int m_iMember2; };
C++的的函數分為四種：內聯(lián)函數(inline member function)、靜態(tài)成員函數(static member function)、虛函數(virtual member function)和普通成員函數。
內聯(lián)函數類似于C語言中的宏定義函數調用，C++編譯器將內聯(lián)函數的函數體擴展在函數調用的位置，使內聯(lián)函數看起來象函數，卻不需要承受函數調用的開銷，對于一些函數體比較簡單的內聯(lián)函數來說，可以大大提高內聯(lián)函數的調用效率。但內聯(lián)函數并非沒有代價，如果內聯(lián)函數體比較大，內聯(lián)函數的擴展將大大增加目標文件和可運行文件的大??；另外，inline關鍵字對編譯器只是一種提示，并非一個強制指令，也就是說，編譯器可能會忽略某些inline關鍵字，如果被忽略，內聯(lián)函數將被當作普通的函數調用，編譯器一般會忽略一些復雜的內聯(lián)函數，如函數體中有復雜語句，包括循環(huán)語句、遞歸調用等。所以，內聯(lián)函數的函數體定義要簡單，否則在效率上會得不償失。
靜態(tài)函數的調用，如下面的幾種方式：
X obj; X* ptr = &obj; obj.StaticFunc(); ptr->StaticFunc(); X::StaticFunc();
將被編譯器轉化為一般的C函數調用形式，如同這樣：
mangled_name_of_X_StaticFunc(); file://obj.StaticFunc(); mangled_name_of_X_StaticFunc(); // ptr->StaticFunc(); mangled_name_of_X_StaticFunc(); // X::StaticFunc();
mangled_name_of_X_StaticFunc()是指編譯器將X::StaticFunc()函數經過變形(mangled)后的內部名稱(C++編譯器保證每個函數將被mangled為獨一無二的名稱，不同的編譯器有不同的算法，C++標準并沒有規(guī)定統(tǒng)一的算法，所以mangled之后的名稱也可能不同)?？梢钥闯觯o態(tài)函數的調用同普通的C函數調用有完全相同的效率，并沒有額外的開銷。
普通成員函數的調用，如下列方式：
X obj; X* ptr = &obj; obj.NormalFunc(); ptr->NormalFunc();
將被被編譯器轉化為如下的C函數調用形式，如同這樣。
相對來說，C語言是一種簡潔的語言，所涉及的概念和元素比較少，主要是：宏(macro)、指針(pointer)、結構(struct)、函數(function)和數組(array)，比較容易掌握和理解。而C++不僅包含了上面所提到的元素，還提供了私有成員(private members)、公有成員(public members)、函數重載(function overloading)、缺省參數(default parameters)、構造函數、析構函數、對象的引用(references)、操作符重載(operator overloading)、友元(friends)、模板(templates)、異常處理(exceptions)等諸多的要素，給程序員提供了更大的設計空間，同時也增加了軟件設計的難度。
C語言之所以能被廣泛的應用，其高效率是一個不可忽略的原因，C語言的效率能達到匯編語言的80%以上，對于一種高級語言來說，C語言的高效率就不言而喻了。那么，C++相對于C來說，其效率如何呢？實際上，C++的設計者stroustrup要求C++效率必須至少維持在與C相差5%以內，所以，經過精心設計和實現(xiàn)的C++同樣有很高的效率，但并非所有C++程序具有當然的高效率，由于C++的特殊性，一些不好的設計和實現(xiàn)習慣依然會對系統(tǒng)的效率造成較大的影響。同時，也由于有一部分程序員對C++的一些底層實現(xiàn)機制不夠了解，就不能從原理上理解如何提高軟件系統(tǒng)的效率。
本文主要討論兩個方面的問題：第一，對比C++的函數調用和C函數調用，解析C++的函數調用機制；第二，例舉一些C++程序員不太注意的技術細節(jié)，解釋如何提高C++的效率。為方便起見，本文的討論以下面所描述的單一繼承為例(多重繼承有其特殊性，另作討論)。
class X { public: virtual ~X(); file://析構函數 virtual void VirtualFunc(); file://虛函數 inline int InlineFunc() { return m_iMember}; file://內聯(lián)函數 void NormalFunc(); file://普通成員函數 static void StaticFunc(); file://靜態(tài)函數 private: int m_iMember; }; class XX: public X { public: XX(); virtual ~XX(); virtual void VirtualFunc(); private: String m_strName; int m_iMember2; };
C++的的函數分為四種：內聯(lián)函數(inline member function)、靜態(tài)成員函數(static member function)、虛函數(virtual member function)和普通成員函數。
內聯(lián)函數類似于C語言中的宏定義函數調用，C++編譯器將內聯(lián)函數的函數體擴展在函數調用的位置，使內聯(lián)函數看起來象函數，卻不需要承受函數調用的開銷，對于一些函數體比較簡單的內聯(lián)函數來說，可以大大提高內聯(lián)函數的調用效率。但內聯(lián)函數并非沒有代價，如果內聯(lián)函數體比較大，內聯(lián)函數的擴展將大大增加目標文件和可運行文件的大??；另外，inline關鍵字對編譯器只是一種提示，并非一個強制指令，也就是說，編譯器可能會忽略某些inline關鍵字，如果被忽略，內聯(lián)函數將被當作普通的函數調用，編譯器一般會忽略一些復雜的內聯(lián)函數，如函數體中有復雜語句，包括循環(huán)語句、遞歸調用等。所以，內聯(lián)函數的函數體定義要簡單，否則在效率上會得不償失。
靜態(tài)函數的調用，如下面的幾種方式：
X obj; X* ptr = &obj; obj.StaticFunc(); ptr->StaticFunc(); X::StaticFunc();
將被編譯器轉化為一般的C函數調用形式，如同這樣：
mangled_name_of_X_StaticFunc(); file://obj.StaticFunc(); mangled_name_of_X_StaticFunc(); // ptr->StaticFunc(); mangled_name_of_X_StaticFunc(); // X::StaticFunc();
mangled_name_of_X_StaticFunc()是指編譯器將X::StaticFunc()函數經過變形(mangled)后的內部名稱(C++編譯器保證每個函數將被mangled為獨一無二的名稱，不同的編譯器有不同的算法，C++標準并沒有規(guī)定統(tǒng)一的算法，所以mangled之后的名稱也可能不同)?？梢钥闯觯o態(tài)函數的調用同普通的C函數調用有完全相同的效率，并沒有額外的開銷。
普通成員函數的調用，如下列方式：
X obj; X* ptr = &obj; obj.NormalFunc(); ptr->NormalFunc();
將被被編譯器轉化為如下的C函數調用形式，如同這樣。