将大型成员对象移出课堂？

Question

背景/示例：

我目前有一个类似以下的课程：

class Element {
  Large l1;
  OtherLarge l2;
  Small s1;
  VerySmall s2;
};

其中Large 和OtherLarge 相对较大（约80 字节），而Small 和VerySmall 相对较小（约4 到16 字节）。

在这些元素上，我有两种操作方式：

• 以各种方式对它们进行排序。在此期间，只有成员 s1 和 s2 可以访问/需要。
• 以各种方式组合大成员（例如矩阵-矩阵乘法）。

第二类操作已经相当快并且可以很容易地并行化，因此我想进一步加快第一类操作。与另一个类 Element2 相比，我用 8 字节整数替换了两个大数据成员，什么都不做告诉我，如果我能以某种方式将直接数据成员 l1 和 l2 替换为一种或另一种动态的指针- 在别处分配元素，我已经大获全胜了。

作为参考，所有成员类型都有复制和移动构造函数，并且可以复制和移动，但移动它们要便宜得多。 Large 和 OtherLarge 也会自己分配大量内存，所以分配多一点并不一定很糟糕。

具体问题

是否可以，如果可以，最好的方法是用指向其他地方动态分配对象的指针替换类的直接成员对象；尽可能地保留直接成员的行为 w.r.t 构造、销毁、成员变量访问等？如果我天真地使用std::unique_ptr<Large>，我想我将不得不取消对它的一半时间/特别注意复制？理想情况下，我希望新成员对象的行为就像旧的大成员对象仍然存在一样。

Answer 1

unique_ptr 不会解决您的问题，因为排序可能涉及复制（用于交换）。我相当确定享元模式可以解决您的问题。这是一个简单的实现：

class Element_data {
public:
    large l1,l2;
};

std::vector<Element_data> data;

class Element {
public:
   small s1, s2;
   int data_ind;

   large &GetLarge1() { 
       assert(data_ind>=0 && data_ind<data.size);
       return data[data_ind].l1; 
   }
};

std::vector<Element> elements;
...
std::sort(elements.begin(), elements.end(), &mysortfn);

为什么不使用指针？如果您向数据向量添加新成员，它们可能会失效。此外，这种方法允许您将数据保存在一起，以便更容易将其加载到缓存中。

补充要点：

• 如果您要永久删除元素，则还应删除数据。
• 添加新成员非常简单
• 在排序或其他一些操作时，让多个元素指向相同的数据是安全的

编辑：为了确保在不清楚时不会遇到问题，Element 的析构函数不应破坏数据。您可以为此提供自定义删除器。最好的方法是开发一个可以执行此操作的容器，使用擦除功能擦除元素和数据。