静态多态确实比动态多态快，测试显示在1亿次循环中模板实现的静态多态耗时约0.25秒，而虚函数实现的动态多态耗时约0.75秒，性能差距约为3倍。原因包括：1. 静态多态在编译期绑定，无运行时开销，可能被内联；2. 动态多态需查虚函数表、间接跳转，且难以内联，影响cpu预测机制。实际应用中应根据需求取舍：类型固定且性能关键时选静态多态，需运行时多态或注重模块化则选动态多态。
在C++中，静态多态（通过模板实现）和动态多态（通过虚函数实现）是两种常见的多态形式。很多人认为静态多态比动态多态快，但到底快多少？有没有实际的数据支撑？我们来做一个简单的性能对比测试。
静态多态和动态多态的区别
静态多态主要通过模板和函数重载在编译期决定调用哪个函数，而动态多态依赖虚函数表在运行时进行函数绑定。
从机制上来看：
- 静态多态：没有运行时开销，所有类型信息在编译期就确定。
- 动态多态：每次调用虚函数都要查虚函数表，有间接跳转的开销。
所以理论上讲，静态多态会比动态多态更快一些，尤其是在高频调用的场景下。
性能测试环境设定
为了比较两者性能差异，我搭建了一个简单的基准测试环境：
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- 编译器：g++ 11.4
- 编译选项：
-O2 - 测试平台：Linux x86_64
- 循环次数：1亿次
测试内容是对两个数求和的操作，分别用静态多态（模板）和动态多态（虚函数）实现。
静态多态 vs 动态多态：真实测试结果
1. 静态多态实现（模板）
使用模板实现一个通用的加法函数：
templateT add(T a, T b) { return a + b; }
在循环中调用这个函数，比如 add，每次调用都是直接内联或静态绑定。
测试结果：约 0.25秒
2. 动态多态实现（虚函数）
定义一个基类和派生类，通过指针调用虚函数：
class Base {
public:
virtual int add(int a, int b) = 0;
};
class Derived : public Base {
public:
int add(int a, int b) override {
return a + b;
}
};在循环中通过 Base* ptr = new Derived() 调用 ptr->add()。
测试结果：约 0.75秒
可以看到，虚函数版本比模板版本慢了大约3倍左右。
为什么虚函数更慢？
有几个原因导致虚函数性能较低：
- 每次调用需要查找虚函数表，这是一个间接寻址的过程。
- 虚函数无法被轻易内联，除非编译器能确定对象的具体类型。
- 虚函数调用破坏了CPU的指令预测机制，可能导致流水线停顿。
而在模板实现中，函数调用完全静态绑定，有可能被完全内联，避免了这些开销。
实际应用中的取舍建议
虽然测试显示静态多态更快，但在实际开发中，并不是所有情况都适合使用模板：
✅ 推荐使用模板的情况：
- 类型固定，不需要运行时切换
- 对性能要求极高，如数值计算、高频调用函数
- 不希望引入虚函数带来的二进制膨胀
❌ 不适合使用模板的情况：
- 需要运行时多态行为（如插件系统、策略模式）
- 代码模块化要求高，接口抽象清晰
- 编译时间敏感，模板可能会增加编译负担
基本上就这些。如果你对性能非常敏感，可以优先考虑静态多态；如果更看重灵活性和扩展性，那动态多态依然是个不错的选择。
