我已经设置了一个测试程序来比较数组访问性能与 std::vector 的访问性能。我发现了几个类似的问题，但似乎没有一个能解决我的具体问题。一段时间以来，我一直在摸不着头脑，为什么数组访问似乎比 vector 访问快 6 倍，而我在过去读到它们应该是等价的。事实证明，这似乎是英特尔编译器 (v12) 和优化(发生在 -O1 以上的任何东西)的函数，因为我看到使用 gcc v4.1.2 时 std::vector 的性能更好，并且数组有 < em="">仅 gcc v4.4.4 的 2 倍优势。我正在具有 Xeon X5355 内核的 RHEL 5.8 机器上运行测试。顺便说一句，我发现迭代器比元素访问更快。

我正在使用以下命令进行编译:

icpc -fast test.cc
g++44 -O3 test.cc

谁能解释速度的显着提高？

#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  int sz = 100;
  clock_t start,stop;
  int ncycle=1000;
  float temp  = 1.1;

  // Set up and initialize vector
  vector< vector< vector<float> > > A(sz, vector< vector<float> >(sz,  vector<float>(sz, 1.0)));

  // Set up and initialize array
  float*** a = new float**[sz];
  for( int i=0; i<sz; ++i) {
    a[i] = new float*[sz];
    for( int j=0; j<sz; ++j) {
      a[i][j] = new float[sz]();
      for( int k=0; k<sz; ++k)
        a[i][j][k] = 1.0;
    }
  }

  // Time the array
  start = clock();
  for( int n=0; n<ncycle; ++n )
    for( int i=0; i<sz; ++i )
      for( int j=0; j<sz; ++j )
        for( int k=0; k<sz; ++k )
          a[i][j][k] *= temp;

  stop = clock();
  std::cout << "STD ARRAY: " << double((stop - start)) / CLOCKS_PER_SEC << " seconds"     << std::endl;

  // Time the vector
      start = clock();
  /*
  */
  for( int n=0; n < ncycle; ++n )
    for (vector<vector<vector<float> > >::iterator it1 = A.begin(); it1 != A.end();     ++it1)
      for (vector<vector<float> >::iterator it2 = it1->begin(); it2 != it1->end();     ++it2)
        for (vector<float>::iterator it3 =it2->begin(); it3 != it2->end(); ++it3)
          *it3 *= temp;
  /*
     for( int n=0; n < ncycle; ++n )
       for( int i=0; i < sz; ++i )
         for( int j=0; j < sz; ++j )
           for( int k=0; k < sz; ++k )
             A[i][j][k] *= temp;
  */

  stop = clock();
  std::cout << "VECTOR: " << double((stop - start)) / CLOCKS_PER_SEC << " seconds" <<     std::endl;


  for( int i=0; i<100; ++i) {
    for( int j=0; j<100; ++j)
      delete[] a[i][j];
  }
  for( int i=0; i<100; ++i) {
    delete[] a[i];
  }
  delete[] a;
  return 0;
}

已解决

在注意到 Bo 指出编译器“了解循环的一切”并因此可以比 vector 情况更优化它之后，我用调用“rand()”的乘法替换了“temp”的乘法。这拉平了竞争环境，实际上似乎让 std::vector 略微领先。各种场景的时序如下:

ARRAY (flat): 111.15 seconds
ARRAY (flat): 0.011115 seconds per cycle
ARRAY (3d): 111.73 seconds
ARRAY (3d): 0.011173 seconds per cycle
VECTOR (flat): 110.51 seconds
VECTOR (flat): 0.011051 seconds per cycle
VECTOR (3d): 118.05 seconds
VECTOR (3d): 0.011805 seconds per cycle
VECTOR (flat iterator): 108.55 seconds
VECTOR (flat iterator): 0.010855 seconds per cycle
VECTOR (3d iterator): 111.93 seconds
VECTOR (3d iterator): 0.011193 seconds per cycle

要点似乎是 vector 与数组一样快，并且在展平(连续内存)和与迭代器一起使用时稍微快一些。我的实验平均只有 10,000 次以上的迭代，所以可以说这些都是大致等效的，选择使用哪个应该由最容易使用的那个决定；在我的例子中，这将是“3d 迭代器”的例子。

最佳答案

这里没有黑魔法，编译器很容易看到这里

for( int n=0; n<ncycle; ++n )
   for( int i=0; i<sz; ++i )
     for( int j=0; j<sz; ++j )
       for( int k=0; k<sz; ++k )
          a[i][j][k] *= temp;

一切都在编译时已知。它可以轻松展开循环以加快速度。

关于c++ - 内部数组访问比 std::vector 访问快得多——Black Magic？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/12092855/