std::unique_ptr operator[] 与原始 ptr 动态数组 operator[]

Question

我有以下代码示例：

void foo(int size)
{
    std::unique_ptr<uint8_t[]> data = std::make_unique<uint8_t>(size);
    for(int i = 0; i < size; i += 2)
    {
        data[i] = 1;
        data[i + 1] = 2;
    }
}

实际代码会进行实际计算，但这对于这个问题并不重要，为了简单起见已将其删除。

在启用优化的情况下编译和运行此代码时，一切正常且运行迅速。 但是，在没有任何优化的情况下运行时，此代码比以下代码慢得多：

void foo(int size)
{
    std::unique_ptr<uint8_t[]> data = std::make_unique<uint8_t>(size);
    uint8_t* dataPtr = data.get();

    for(int i = 0; i < size; i += 2)
    {
        dataPtr[i] = 1;
        dataPtr[i + 1] = 2;
    }
}

为了进一步研究这一点，我通过编译器资源管理器 (godbolt.org) 使用此动态数组运行了索引运算符的多个变体。 使用 clang 和 -O3 优化进行编译，所有变体都会产生相同的程序集。 但是，在没有任何优化的情况下进行编译，unique_ptr only 样本调用了 unique_ptr operator[]，这似乎导致了速度变慢。

为什么没有优化的 unique_ptr 的 operator[] 会慢得多？从文档中我看到 operator[] 应该等同于 unique_ptr.get()[]。 它是否在没有优化的情况下进行了一些安全检查？如果有，有哪些？

Answer 1

如果没有优化，调用operator[] 并将索引作为参数传递会产生开销。通过优化，编译器可以内联整个函数以避免调用函数的开销（并且由于它导致相同的汇编，您已经知道性能将是相同的）。

这是在没有优化的情况下进行分析/基准测试会导致错误结果的众多原因之一：零成本抽象的成本通常不会在您的生产构建中产生。