向量：：运算符[]开销 显然，在剖析我的（科学计算）C++代码之后，25%的（时间）的时间花在调用：：运算符[]/COD>。没错，我的代码将所有时间都花在vectors（还有一些vectors）上读写，但我还是想知道，与C风格数组相比，操作符[]是否应该有一些显著的开销

（我已经看到了另一个相关的问题，但是关于

[]

和

at（）

——但显然连

[]

对我来说都太慢了？！）

谢谢， 安东尼

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（编辑：仅供参考：在Ubuntu上使用g++-O3版本4.5.2）

在现代编译器中，在发布模式下，启用优化后，与原始指针相比，使用

操作符[]

没有开销：调用完全内联，只解析为指针访问

我猜您是在某种程度上复制赋值中的返回值，这导致指令中实际花费了25%的时间。[与

float

和

int

无关]

或者，代码的其余部分速度非常快。

纯数组访问是（几乎）直接内存读取，而运算符[]是向量的成员方法

---

如果正确内联，则应该是相同的，否则，对于计算密集型工作来说，开销非常大。

是的，会有一些开销，因为通常

向量将包含指向动态分配数组的指针，而数组正好“在那里”。这意味着在数组上使用
[]
时，
vector:：operator[]
中通常会有额外的内存解引用。（请注意，如果您有一个指向数组的指针，这通常不比
向量
好多少）

如果您通过同一段代码中的同一
向量
或指针执行多个访问，而不导致向量可能需要重新分配，那么此额外的解引用成本可能会在多个访问中分摊，并且可以忽略不计

例如

请注意指针和向量版本如何产生完全相同的代码，只有数组版本“获胜”。
一般来说，应该没有显著差异。差异可以
然而，在实践中，由于各种原因，这取决于
编译器优化特定的代码位。一个重要的可能性
区别：您正在分析，这意味着您正在执行
插入指令的代码。我不知道你用的是什么分析器，但它是
编译器经常出于各种原因关闭内联
检测以进行分析。你确定不是这样吗
在这里，这是人为地导致指数化出现
与内联的情况相比，需要花费更多的时间。
std:：vector:：operator[]

应该相当有效，但是编译器必须是偏执的，并且对于对函数的每次调用，它必须假设向量可能已在内存中的其他位置移动

例如，在本代码中

for (int i=0,n=v.size(); i<n; i++)
{
    total += v[i] + foo();
}

使用这种方法，可以保存一个内存查找操作（

vptr

很可能会在整个循环的寄存器中结束）

效率低下的另一个原因可能是缓存垃圾。要想知道这是否是问题所在，一个简单的技巧就是通过一些不均匀的元素来分配向量

原因是，由于高速缓存的工作原理，如果您有许多向量，例如4096个元素，那么所有这些向量的地址中将恰好具有相同的低阶位，并且您可能会因为高速缓存线失效而失去很多速度。 例如，我的电脑上的这个循环

std::vector<double> v1(n), v2(n), v3(n), v4(n), v5(n);
for (int i=0; i<1000000; i++)
    for (int j=0; j<1000; j++)
    {
        v1[j] = v2[j] + v3[j];
        v2[j] = v3[j] + v4[j];
        v3[j] = v4[j] + v5[j];
        v4[j] = v5[j] + v1[j];
        v5[j] = v1[j] + v2[j];
    }

标准：：向量v1（n）、v2（n）、v3（n）、v4（n）、v5（n）；

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对于（int i=0；我希望您确保打开优化：）了解编译器和操作系统也很好。我真诚地怀疑这与调用

[]

的任何开销有关，这可能纯粹是因为您访问向量的次数减少了。可能需要调整您的算法以减少需要访问的次数？您的STL实现是什么？你在用什么来分析？通常情况下，运算符[]在优化构建中订阅C数组时几乎没有明显的开销。测量的行为可能会抑制优化（取决于它是如何完成的），或者你可能会使用STL进行激进的错误检查（例如，微软在某些配置/版本中的STL）。向量有多大？顺序或随机访问？相对较小的向量（最多几千个元素，通常只有几十个），大部分是随机访问。当然，这是假设您没有使用添加运行时检查的一些深奥的标准库实现。我认为OP提到了一些关于

float

和

int

，怀疑副本可能是这里的问题（？）+1关于插入指令的代码的注释。对于快速代码，唯一可行的选择是被动统计分析器（例如oprofile）。任何形式的工具都会使测量变得毫无意义。也许这就是问题所在。

for (int i=0,n=v.size(); i<n; i++)
{
    total += v[i] + foo();
}

double *vptr = &v[0]; // Address of first element
for (int i=0,n=v.size(); i<n; i++)
{
    total += vptr[i] + foo();
}

std::vector<double> v1(n), v2(n), v3(n), v4(n), v5(n);
for (int i=0; i<1000000; i++)
    for (int j=0; j<1000; j++)
    {
        v1[j] = v2[j] + v3[j];
        v2[j] = v3[j] + v4[j];
        v3[j] = v4[j] + v5[j];
        v4[j] = v5[j] + v1[j];
        v5[j] = v1[j] + v2[j];
    }