C++ 访问一个字节中的结构或位的子集是否更快？

假设我有三部分信息，它们可以作为字节的一部分存储

• 信息a的长度为3位
• 信息长度为2位
• 信息长度为3位

我没有任何内存限制

第一个实现是

struct info{
  unsigned char info_a;
  unsigned char info_b;
  unsigned char info_c;
}

unsigned char info; // bit 0..2 info_a, bit 3..4 info b, bit 5..7 info_c

第二个实现是

struct info{
  unsigned char info_a;
  unsigned char info_b;
  unsigned char info_c;
}

unsigned char info; // bit 0..2 info_a, bit 3..4 info b, bit 5..7 info_c

那么，哪一个版本的速度更快

• 存储数据
• 检索数据

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在大多数典型的现代平台上，结构方式将更快。这是因为单个指令可用于加载或存储单个字节，而子字节加载和存储需要额外的操作

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当然，如果您有很多次需要同时设置所有三个值，或者一次清除所有值，或者内存受限（例如，您存储了数十亿个这些值），子字节解决方案将具有优势。

如果您有一个这样的实例，那么我认为不会有任何有意义的区别，因为它们的长度都小于一个单词。单字符版本可能会更慢，因为您必须执行一些不需要对结构进行的位操作

如果在一个数组和循环中有一百万个这样的字符，那么我希望单个字符中更紧凑的数据将减少缓存未命中的数量，这将弥补获取数据的位操作中的任何微小损失

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但和以往一样，您必须在特定的环境中测试它才能确定答案。

对此没有明确的答案。如果您考虑的是一个特定的平台，请编写选项和基准测试。您可以编写一个简单的测试程序来测试这一点。我的直觉告诉我，非字大小的访问将比字大小的访问慢。这取决于特定CPU指令集中的很多事情。它能设置单个位吗？它能在给定对齐要求的类型（例如32位）上更快地工作吗？等等。在没有特定系统的情况下讨论这个问题是没有意义的。如果缓存是相关的，那么数据压缩可能是一个优势。您说过存储和检索数据。你是说把这些记录写入磁盘吗？或者你的意思是作为某些代码循环的一部分访问内存中的子值？这完全取决于体系结构和周围的代码。例如，在ARM上，使用位域指令并将所有数据保存在单个寄存器中（单个/无内存访问），位域可以更快。