117笔记问答在C++中，虚函数（virtual functions）是实现多态性的一种机制。为了支持虚函数，编译器会为每个包含虚函数的类生成一个虚函数表（vtable），并在类的实例中添加一个指向虚函数表的指针（vptr）。这样，当调用虚函数时，程序可以通过vptr找到正确的函数实现。
然而，使用虚函数确实会带来一些性能开销：
-
内存开销：每个包含虚函数的类的实例都需要额外的内存空间来存储vptr。这可能会导致内存占用增加，特别是在大量对象存在时。
-
缓存不友好：由于vptr指向的虚函数表是在运行时动态确定的，这可能会导致CPU缓存未命中，从而降低性能。此外，虚函数表本身也可能不适合缓存，因为它们通常比较大，且不同类的虚函数表可能分布在内存的不同位置。
-
间接调用开销：调用虚函数时，需要先通过vptr找到虚函数表，然后再从虚函数表中找到正确的函数地址进行调用。这会导致额外的指令和开销，尤其是在函数调用频繁的情况下。
-
初始化开销：编译器需要为每个包含虚函数的类生成虚函数表，并在构造函数中初始化vptr。这会增加编译时间和运行时的开销。
-
代码膨胀：虚函数表的使用可能导致代码膨胀，因为每个虚函数都需要一个条目。此外，如果有多个类共享相同的虚函数，那么这些函数将被重复存储在各自的虚函数表中。
尽管虚函数带来了一些性能开销，但在许多情况下，这些开销是可以接受的。虚函数提供了灵活性和易于维护的代码，这些优点通常会抵消性能开销。然而，在性能关键的应用中，应该谨慎使用虚函数，并考虑其他替代方案，如模板、函数指针或者直接使用非虚函数。