C++ 选择性能最好的容器（阵列）

这是我关于容器的一个大问题，特别是数组

我正在写一个物理代码，主要操作一大组（>1000000）的“粒子”（每个粒子有6个

double

坐标）。我正在寻找实现一个类的最佳方法（就性能而言），该类将包含这些数据的容器，并为这些数据提供操作原语（例如实例化、

operator[]

等）

如何使用此集合有一些限制：

• 它的大小是从配置文件读取的，在执行期间不会更改
• 可以将其视为一个由N（例如1000 000）行和6列（每个列存储一维坐标）组成的大二维数组
• 数组在一个大循环中操作，访问每个“粒子/线”，并使用其坐标进行计算，然后将结果存储回该粒子，依此类推每个粒子，依此类推大循环的每次迭代
• 在执行过程中不会添加或删除新元素

第一个结论，由于对元素的访问基本上是通过使用

[]

逐个访问每个元素来完成的，因此我认为应该使用普通的动态数组

我已经探索了一些东西，我想听听你对能给我最好表现的那个的看法

据我所知，使用动态分配的数组而不是

std:：vector

，没有任何优势，因此排除了

double**array2d=new…、new循环等情况

那么使用
std:：vector
是一个好主意吗

如果我使用一个
std:：vector
，我应该创建一个像
std:：vector my_array
那样可以像
my_array[I][j]
那样索引的二维数组，还是一个坏主意，最好使用
std:：vector other_array
并使用
other_array[6*I+j]

也许这可以提供更好的性能，特别是当列的数量是固定的并且从一开始就知道时

如果您认为这是最好的选择，那么是否可以将此向量包装成一种可以使用定义为
other_array[i，j]//与other_array[6*i+j]
的索引运算符访问的方式，而无需开销（如每次访问时的函数调用）

另一个选项，我目前使用的是Blitz，特别是
Blitz:：Array
：

typedef blitz::Array<double,TWO_DIMENSIONS> store_t;
store_t my_store;

typedef闪电战：：数组存储\u t；
存储我的存储；

我的元素是这样访问的：
myu存储（行、列）

我认为在我的例子中使用Blitz没有什么好处，因为我一个接一个地访问每个元素，如果我直接在数组上使用操作（比如矩阵乘法），Blitz会很有趣，而我不是

你认为闪电战可以吗，还是对我没用

到目前为止，这些都是我考虑过的可能性，但也许是最好的一个，我还是另一个，所以请不要犹豫，给我提出其他建议

非常感谢你在这个问题上的帮助

编辑：

从下面非常有趣的答案和评论来看，一个好的解决方案似乎是：


使用结构<代码>粒子
（包含6个双精度）或6个双精度的静态数组（避免使用二维动态数组）
使用此
粒子
结构或数组的
向量
或
deque
。然后最好使用迭代器遍历它们，这将允许以后从一个迭代器更改到另一个迭代器

此外，我还可以使用一个
Blitz:：TinyVector
而不是一个结构。
首先，您不想将一个给定粒子的坐标分散到所有地方，因此我将首先编写一个简单的
结构
：

struct Particle { /* coords */ };

然后我们可以把这些
粒子
做成一个简单的一维数组

我可能会使用一个
deque
，因为这是默认的容器，但您可能希望尝试一个
vector
，它只是1.000.000个粒子意味着大约几兆字节的单个块。它应该可以保持，但如果它增长，可能会使系统紧张，而
deque
将分配几个块

警告：

正如Alexandre C所说，如果你走
deque
之路，不要使用
操作符[]
，而是更喜欢使用迭代风格。如果您确实需要随机访问，而且它对性能非常敏感，那么
向量应该更快

那么使用
std:：vector
是一个好主意吗

通常，容器的首选应该是
std:：vector
。您可以使用
std:：vector:：reserve（）
或
std:：vector:：resize（）
来避免在填充向量时重新分配。通过测量可以发现是否有其他容器更好。只有通过测量。但首先要衡量容器涉及的任何内容（填充、访问元素）是否值得优化

如果我使用std：：vector，我应该创建一个像
std：：vector
[…]这样的二维数组吗

不，IIUC，您访问的是每个粒子的数据，而不是每行的数据。如果是这样，为什么不使用
std:：vector
，其中
particle
是一个包含六个值的结构？即使我理解错误，你也应该在一维容器周围写一个二维包装。然后以行或列的形式对齐数据—使用访问模式会更快

你认为闪电战可以吗，还是对我没用

我对blitz++及其使用领域没有实际知识。但是blitz++不是全部都是关于表达式模板来展开循环操作和优化临时操作吗
other_array[i][j]
other_array(i, j)  // if other_array implements operator()(int, int),
                   // but std::vector<> et al don't.
other_array[i].identifier // identifier is a member variable
other_array[i].identifier() // member function getting value
other_array[i].identifier(double) // member function setting value

struct Particle
{
    double x[6];
    double& speed() { return x[3]; }
    double speed() const { return x[3]; }
    double& acceleration() { return x[5]; }
    ...
};