C++ - STL向量问题

Question

有没有办法在保留+调整大小时加快std::vector的速度？

我希望能够达到与普通C数组相当的性能。

请参见以下代码片段：

TEST(test, vector1) {
   for (int i = 0; i < 50; ++i) {
      std::vector<int> a;
      a.reserve(10000000);
      a.resize(10000000);
   }
}

TEST(test, vector2) {
   for (int i = 0; i < 50; ++i) {
      std::vector<int> a(10000000);
   }
}

TEST(test, carray) {
   for (int i = 0; i < 50; ++i) {
      int* new_a = new int[10000000];
      delete[] new_a;
   }
}

前两个测试的速度是两倍慢（4095 ms vs 2101 ms），显然是因为 std::vector 在将其元素归零。 您有什么想法可以避免这种情况吗？

或者可能有一些标准的 (boost?) 容器，实现了基于堆的固定大小数组？

谢谢

- Yippie-Ki-Yay

---

为了让测试执行同等工作量，carray 测试需要在其中加入 for(std::size_t idx=0; idx<10000000; ++idx) new_a[idx]=0;。一旦加入后，我怀疑你不会发现明显的变化。 - sbi

我建议使用性能分析器，只有在性能低下时才进行优化。上述代码可能不会出现在普通应用程序中。通常情况下你不会这样做。也许最好的方法是创建自己的数组类以获得更多控制。 - INS

@Iulian：这是我想要能够对评论进行负面评价的评论之一。你为什么要创建自己的数组？你是否真的尝试过实现std::vector？你会发现，这非常难以得出一个既正确又快速的版本。 - sbi

@sbi 我认为这样的“基准测试”是不相关的。这就是为什么我们必须在真实应用程序上进行测试，而不是制作这种基准测试 - 这可能会导致性能即使使用“慢”的std::vector也是OK。如果他在这些地方发现性能问题，那么他可以考虑重写从std::vector中使用的部分，以浪费更少的CPU周期。此外，我认为上面的代码不太可能存在于一个真实应用程序中。我的原则是先让它工作，然后再让它变得更好/更快。 - INS

@lulian：这是一个好原则。然而@sbi在这里完全正确。STL是一个经过深思熟虑、设计良好的库，如果使用得当，将产生几乎与令人困扰的C对应库一样好的性能。创建自己的数组类将导致更多的时间花费在调试上，而不是可能在代码库的寿命内节省的时间。 - Alan

Answer 1

自然而然，前两个测试较慢。它们明确地遍历整个向量并对每个元素调用"int()"函数。编辑：这具有将所有元素设置为“0”的效果。

尝试使用reserve()。

在我之前提出的这个问题中，有一些与您的问题非常相关的信息：

std::vector reserve()和push_back()比resize()和数组索引更快，为什么？

- Goz

---

正确，carray 版本并没有完全做到与向量版本相同的事情。std::vector<T>::reserve() 是这里的答案。 - rubenvb

Answer 2

有一个叫做boost::array的东西。

- Amir Rachum

---

不幸的是，它是基于堆栈的，例如，您甚至不能分配一个包含100万个整数的巨大数组而不更改堆栈大小。 - Yippie-Ki-Yay

一个 std::auto_ptr<boost::array<int>> 就可以完成这个任务。 - JoeG

@HardCoder1986：如果你想要一个基于堆的数组，std::vector 就是你需要的。修复你的测试，然后你会发现它与手动操作动态分配的 C 数组的速度完全相同。 - sbi

Answer 3

您的测试是在调试模式还是发布模式下执行的？我知道微软编译器会添加许多调试检查，这可能会极大地降低性能。

- B.A. Baracus

Answer 4

也许你可以使用一个boost::scoped_array，但如果这真的很关键的话，或许你应该尝试将初始化/分配放在最内层循环之外的某个地方？

- Viktor Sehr

Answer 5

我会给你一个机会，假设你已经进行了一些分析，并确定以这种方式使用向量是一个热点。如果没有，考虑差异还为时过早，除非你在一个非常紧密、小规模的应用程序中工作，在这种情况下，使用分析器甚至更容易，也有同样的理由这样做。

boost::scoped_array是一种解决方案。无法让向量不初始化存储的元素。另一个解决方案是std::deque，如果您不需要连续的内存块。deque可以比vector或具有相同数量元素的动态分配数组快得多，因为它创建较小的内存块，操作系统往往更好地处理它们，并且具有缓存友好性。

- stinky472