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C++ Array vs Vector 性能测试解释

coder 2023-11-16 原文

很难说出这里问的是什么。这个问题模棱两可、含糊不清、不完整、过于宽泛或言辞激烈,无法以目前的形式合理回答。如需帮助澄清此问题以便可以重新打开,visit the help center .




9年前关闭。




为了量化类似 C 的数组和 C++ 中 Vectors 的性能差异,我编写了这个小程序。 https://github.com/rajatkhanduja/Benchmarks/blob/master/C%2B%2B/vectorVsArray.cpp

为了在共同点上比较它们,我决定测试随机访问和顺序访问。我添加了迭代器,只是为了比较它们(但这不是问题的重点)。

对于具有 7.7 GB RAM 且数组/vector 大小为 100 万的 64 位 Linux 机器,结果如下:-

  • 写入数组所需的时间。 :12.0378 毫秒
  • 顺序读取数组所花费的时间。 :2.48413 毫秒
  • 随机读取数组所花费的时间。 :37.3931 毫秒
  • 写入动态数组所需的时间。 :11.7458 毫秒
  • 顺序读取动态数组所需的时间。 :2.85107 毫秒
  • 随机读取动态数组所需的时间。 :36.0579 毫秒
  • 使用索引写入 vector 所需的时间。 :11.3909 毫秒
  • 使用索引顺序读取 vector 所花费的时间。 :4.09106 毫秒
  • 使用索引从 vector 中随机读取所花费的时间。 :39 毫秒
  • 使用迭代器写入 vector 所需的时间。 :24.9949 毫秒
  • 使用迭代器从 vector 中读取所花费的时间。 :18.8049 毫秒

  • vector 的大小是在初始化时设置的,不会改变,因此不会调整 vector 的大小(程序中的断言有助于验证这一点)。时间不包括任何静态分配数组、动态分配数组或 vector 的初始化时间。

    据统计,写入 Vector 的时间比数组少,但读取 vector 的时间是数组的两倍。

    差异很小,但有没有解释为什么会有性能差异?测试有问题吗?我希望两者以相同的速度执行。该测试的重复显示了相同的趋势。

    编码:
    #include <vector>
    #include <iostream>
    #include <cstdlib>
    #include <ctime>
    #include <sys/time.h>
    #include <cassert>
    
    #define ARR_SIZE 1000000
    
    using std::string;
    
    void printtime (struct timeval& start, struct timeval& end, string str);   
    
    int main (void)
    {
      int arr[ARR_SIZE];
      int tmp;
      struct timeval start, stop;
    
      srand (time (NULL));
    
      /* Writing data to array */
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        arr[i] = rand();
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to write to array."));
    
      /* Reading data from array */
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        tmp = arr[i];
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to read from array sequentially."));
    
      /* Reading data from array randomly*/
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        tmp = arr[rand() % ARR_SIZE];
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to read from array randomly."));
    
    
      int *darr = (int *) calloc (sizeof (int), ARR_SIZE);  
    
      /* Writing data to array */
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        darr[i] = rand();
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to write to dynamic array."));
    
      /* Reading data from array */
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        tmp = darr[i];
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to read from dynamic array sequentially."));
    
      /* Reading data from dynamic array randomly*/
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        tmp = darr[rand() % ARR_SIZE];
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to read from dynamic array randomly."));
    
      std::vector<int> v(ARR_SIZE);
      assert (v.capacity() == ARR_SIZE);
    
      /* Writing to vector using indices*/
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        v[i] = rand();
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to write to vector using indices."));
      assert (v.capacity() == ARR_SIZE);
    
      /* Reading from vector using indices*/
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        tmp = v[i];
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to read from vector using indices, sequentially."));
    
      /* Reading data from dynamic array randomly*/
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++)
      {
        tmp = v[rand() % ARR_SIZE];
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to read from vector using indices, randomly."));
    
      std::vector<int> v2(ARR_SIZE);
    
      /* Writing to vector using iterators*/
      gettimeofday (&start, NULL);
      std::vector<int>::iterator itr, itr_end;
      for (itr = v2.begin(), itr_end = v2.end(); itr != itr_end; itr++)
      {
        *itr = rand();
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to write to vector using iterators."));
    
    
      /* Reading from vector using iterators*/
      gettimeofday (&start, NULL);
      for (itr = v2.begin(), itr_end = v2.end(); itr != itr_end; itr++)
      {
        tmp = *itr;
      }
      gettimeofday (&stop, NULL);
      printtime (start, stop, string ("Time taken to read from vector using iterators."));
    
      return 0;
    }
    
    void printtime (struct timeval& start, struct timeval& end, string str)
    {
      double start_time, end_time, diff;
    
      start_time = ((start.tv_sec) * 1000 + start.tv_usec/1000.0);
      end_time   = ((end.tv_sec) * 1000 + end.tv_usec/1000.0);
      diff = end_time - start_time;
    
      std::cout << str << " : " << diff << " ms" << std::endl;
    }
    

    编辑

    正如评论中所建议的,这里有更多信息:-
  • 编译器:- g++ - 4.5.2
  • 标志:- 无(​​即默认值)
  • 优化:- 无(​​我想在通常的设置中测试行为。优化可能会改变程序的行为,例如,由于从未使用变量 tmp,读取 vector/数组的步骤可能会完全跳过或减少到只是最后一个任务。至少我是这么理解的)。
  • 最佳答案

    当然不是一个明确的答案,但你正在一个循环中写入一个变量,这意味着编译器可以很容易地猜测顺序读取的最终结果应该是什么,从而优化循环。由于它显然没有这样做,我假设没有优化肯定不利于迭代器方法。其他数字太接近,无法得出结论。

    关于C++ Array vs Vector 性能测试解释,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/10887668/

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