在成員函數中循環內部的std :: vector c ++ size（）的性能

Question

類似的問題，但不太具體： 循環中vector :: size（）的性能問題

假設我們在一個成員函數中：

void  Object::DoStuff()  {

   for( int k = 0; k < (int)this->m_Array.size(); k++ )
   {  
       this->SomeNotConstFunction();
       this->ConstFunction();

       double x = SomeExternalFunction(i);
   }
}

1）我願意相信，如果僅調用“SomeExternalFunction”，編譯器將優化而不是冗余地調用m_Array上的size（）......是這樣嗎？

2）你幾乎肯定不會從速度上提高速度

  int N = m_Array.size()
  for( int k = 0; k < N; k++ ) { ... } 

如果你正在調用一些非const的成員函數？

編輯不確定這些關於微優化的低票和諷刺評論來自哪里，也許我可以澄清一下：

首先，它不是要優化本身，而是要了解編譯器將要修復的內容。 通常我使用size（）函數，但我現在問，因為這里數組可能有數百萬個數據點。

其次，情況是“SomeNotConstFunction”可能極有可能改變數組的大小，或者它的能力可能取決於其他一些被切換的變量。 所以，我問的是編譯器會在什么時候失敗，以及當數組確實可能發生變化時size（）的時間成本到底是多少，盡管人為已知的原因不會？

第三，循環中的操作非常簡單，只有數百萬，但它們是令人尷尬的並行。 我希望通過外部放置值可以讓編譯器矢量化一些工作。

Answer 1

不要養成這樣做的習慣。

您在（2）中進行優化的情況是：

• 安全
• 有明顯的區別
• 你的編譯器無法自己解決的問題

很少，而且介於兩者之間。

如果只是后兩點，我只是建議你擔心一些不重要的事情。 然而，第一點是真正的殺手鐧：你不想在給自己額外的機會犯錯誤的習慣來獲得。 加速緩慢，正確的代碼比調試快速，錯誤的代碼要容易得多。

現在，那說，我會嘗試回答你的問題。 SomeNotConstFunction和SomeConstFunction函數的定義（推測）在同一個翻譯單元中。 因此，如果這些函數確實不修改向量，編譯器就可以解決它，它只會“調用”一次size 。

但是，編譯器無法訪問SomeExternalFunction的定義，因此必須假設每次調用該函數都有可能修改向量。 循環中存在該函數可確保每次都調用“大小”。

然而，我把“被叫”放在引號中，因為它是如此微不足道的功能，它幾乎肯定會被內聯。 此外，該功能非常便宜 - 兩個內存查找（幾乎都保證是高速緩存命中），以及減法和右移，或者甚至可以執行兩者的專用單個指令。

即使SomeExternalFunction絕對不做任何事情，每次“調用” size可能性仍然只是循環運行時間的一小部分甚至可以忽略不計。

編輯：響應編輯....

what exactly is the time cost incurred by size() when the array really might change

您在計算兩個不同版本的代碼時所看到的時間差異。 如果你正在做這樣的非常低級別的優化，你就無法通過“純粹的理由”得到答案 - 你必須憑經驗測試結果。

如果你真的在做這樣的低級優化（並且你可以保證向量不會調整大小），你應該更擔心的是編譯器不知道數組的基指針是不變的，而不是它不知道大小是不變的。

如果SomeExternalFunction確實是編譯單元的外部，那么無論你做什么，你幾乎都沒有機會對編譯器進行矢量化。 （我想它可能在鏈接時，雖然......）並且它也不太可能是“微不足道的”，因為它需要函數調用開銷 - 至少如果“瑣碎”對你來說意味着和我一樣。 （再次，我不知道鏈接時間優化有多好......）

如果你真的可以保證某些操作不會調整向量的大小，你可以考慮改進你的類的API（或者至少是它的protected或private部分）來包含那些自然不會調整向量大小的函數。

Answer 2

size方法通常由編譯器內聯，因此會有最小的性能損失，盡管通常會有一些 。

另一方面，這通常僅適用於矢量。 例如，如果您使用的是std :: list，則size方法可能非常昂貴。

如果你關心性能，你應該養成使用迭代器和/或std :: for_each等算法的習慣，而不是基於大小的for循環。

Answer 3

微優化備注可能是因為vector::size()的兩個最常見的實現是

return _Size;

和

return _End - _Begin;

將它們從環路中吊出可能不會顯着提高性能。

如果每個人都明白它可以做到，編譯器也可能會注意到。 隨着現代編譯器，如果SomeExternalFunction靜態鏈接，編譯器通常能夠看到，如果調用可能會影響矢量的大小。

相信你的編譯器！

Answer 4

在MSVC 2015中，它return (this->_Mylast() - this->_Myfirst()) 。 我不能隨便告訴你優化器如何處理這個問題; 但除非您的數組是const，否則優化器必須允許您修改其元素數量; 使其難以優化。 在Qt中，它等同於內聯函數，它return d->size; ; 也就是說，對於QVector。

我已經開始在我正在開發的一個特定項目中完成它，但它適用於面向性能的代碼。 除非你有興趣深入優化某些東西，否則我不會打擾。 任何這些方式都可能非常快。 在Qt中，最多只有一個指針解除引用，並且更多的是打字。 看起來它可能會對MSVC產生影響。

到目前為止，我認為沒有人提供明確的答案; 但如果你真的想測試它，讓編譯器發出匯編源代碼，並檢查它兩種方式。 如果發現高度優化沒有區別，我不會感到驚訝。 但是，我們不要忘記，在涉及大量例如數字運算時，調試期間未優化的性能也是可以考慮的因素。

我認為OP的原創？ 真的可以用來給出如何聲明數組。