C++ 为什么类的向量比有向量的类快

他尝试了下面的例子，但不明白为什么会这样

先例

#include <iostream>
#include <vector>

class Ant {
private:
  int m_worker;

public:
  Ant(int x=0) : m_worker(x) {}

  int GetWorker() const {
      return m_worker;
  }
};

class AntFarm {
private:
  std::vector<int> m_worker;

public:
  AntFarm() : m_worker(100) {}

  int GetWorker(int index) const {
      return m_worker.at(index);
  }
};


int main() {
  AntFarm farm{};
  std::vector<Ant> vec(100);
  Timer timer_farm{};
  Timer timer_ant{};

  timer_farm.Start();
  for(int j=0;j<10000;j++) {
      for(int i=0;i<100;i++) {
          int a = farm.GetWorker(i);   
      }
  }
  timer_farm.Stop();

  timer_ant.Start();
  for(int j=0;j<10000;j++) {
      for(const auto ant : vec) {
          int a = ant.GetWorker();
      }
  }
  timer_ant.Stop();

  std::cout << "Farm time passed = "<<timer_farm.Milliseconds() << std::endl;
  std::cout << "Ant time passed = "<<timer_ant.Milliseconds() << std::endl;
  return 0;
}

我试着用不同的方式来模拟蚂蚁农场。第一种方法是将Ant作为一个类，并将Antfarm存储在Ant的向量中。第二种方法是使用一个AntFarm类，该类中有int的向量

现在，当我调用GetWorker时，我认为第一种方法会比第二种方法慢。但事实证明，第一种方法是为什么更快

有人能解释为什么方法1比方法2快吗

编辑：

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我使用MSCV编译器版本16.9.0+5e4b48a27和以下编译选项为Windows 10 x64编译：/GT/GS/GS/guard:cf$

我替换了我自己的计时器类，因为您没有提供计时器类，所以它以纳秒而不是毫秒打印

在发布版本中运行代码会产生

Farm time passed = 660100
Ant time passed = 0

因此，在第二种情况下，它显然优化了您的循环，因为在第一种情况下，它没有明显的副作用，但仍然可以做一些工作

将AntFarm:：GetWorker更改为使用数组索引而不是.at（）

让我们得到预期的结果

Farm time passed = 0
Ant time passed = 0

现在我们可以添加一些可见的副作用，以便代码实际运行。我只是在循环外移动了一个，然后打印出来，这样就不能优化了

timer_farm.Start();
int a;
for(int j=0;j<10000;j++) {
    for(int i=0;i<100;i++) {
        a = farm.GetWorker(i);
    }
}
timer_farm.Stop();
std::cout << a;

timer_ant.Start();
for(int j=0;j<10000;j++) {
    for(const auto ant : vec) {
        a = ant.GetWorker();
    }
}
timer_ant.Stop();
std::cout << a << "\n";

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显然，在向量上使用.at（）的成本更高，因为它会进行边界检查，但使用数组语法更快。

您需要指定编译方式（操作系统、编译器、编译器版本、使用的开关），以及true的其余部分（您的计时器类是什么？）。很可能是使用

.at（）

（进行边界检查）而不是

[]

（不进行边界检查）负责，但无论如何，这些循环都是无用的，所以一个好的优化编译器应该将它们编译成绝对无效的循环。你在测量“玩具”代码所花费的时间，而这些代码实际上没有做任何有用的工作。这会产生误导性的结果，而且往往是毫无意义的。好吧，当我在linux下运行“玩具”代码时，我得到的时间都是0。当我根据r_ahlskog的回答改变构建类型时，我可以观察到同样的谨慎。但在windows上，无论我在调试或发布中构建了什么，它总是打印相同的时间。这仍然可以优化为

timer_farm.Start（）；timer_farm.Stop（）；很对，我有点惊讶它没有。我在午餐时把它打了出来，所以我觉得它很接近事实。
Farm time passed = 0
Ant time passed = 0

timer_farm.Start();
int a;
for(int j=0;j<10000;j++) {
    for(int i=0;i<100;i++) {
        a = farm.GetWorker(i);
    }
}
timer_farm.Stop();
std::cout << a;

timer_ant.Start();
for(int j=0;j<10000;j++) {
    for(const auto ant : vec) {
        a = ant.GetWorker();
    }
}
timer_ant.Stop();
std::cout << a << "\n";

m_worker[index]
Farm time passed = 109700
Ant time passed = 318600

m_worker.at(index)
Farm time passed = 550200
Ant time passed = 318200