如何使用 1 个非常大的数组快速初始化

Question

我有大阵：

int* arr = new int[BIGNUMBER];

如何快速填写 1 个号码。通常我会这样做

for(int i = 0; i < BIGNUMBER; i++)
    arr[i] = 1

但我认为这需要很长时间。

我可以使用memcpy 或类似的吗？

Answer 1

您可以尝试使用标准函数std::uninitialized_fill_n：

#include <memory>

// ...

std::uninitialized_fill_n(arr, BIGNUMBER, 1);

在任何情况下，在性能方面，规则是始终进行测量以支持您的假设 - 特别是如果您因为所谓的性能改进而放弃清晰、简单的设计而采用更复杂的设计.

编辑：

请注意 - as Benjamin Lindley mentioned in the comments - 对于普通类型 std::uninitialized_fill_n 并没有比更明显的 std::fill_n 带来任何优势。非平凡类型的优势将存在，因为std::uninitialized_fill 将允许您分配内存区域，然后就地构造对象。

但是，不应陷入为未初始化的内存区域调用std::uninitialized_fill_n 的陷阱。。例如，以下会给出未定义的行为：

my_object* v = new my_object[BIGNUMBER];
std::uninitialized_fill_n(my_object, BIGNUMBER, my_object(42)); // UB!

Answer 2

动态数组的替代方案是std::vector<int>，其构造函数接受每个元素的初始值：

std::vector<int> v(BIGNUMBER, 1); // 'BIGNUMBER' elements, all with value 1.

如前所述，需要衡量性能。这种方法提供了额外的好处，即内存将被自动释放。

Answer 3

Andy Prowl 的 std::uninitialized_fill_n() 解决方案的一些可能替代方案，仅供后代使用：

• 如果你很幸运，并且你的值由所有相同的字节组成，memset 会成功。
• 某些实现提供 16 位版本 memsetw，但并非无处不在。
• GCC 有一个Designated Initializers 的扩展，可以填充范围。
• 我曾使用过一些 ARM 系统，它们的库具有加速 CPU 和 DMA 字填充变体的库，并在汇编中手工编码 - 如果您不是，您可能会查看您的平台是否提供这些功能非常担心可移植性。
• 根据您的处理器，即使查看 SIMD 内部函数的循环也可能会提供提升；一些 SIMD 单元具有加载/存储管道，这些管道针对像这样移动数据进行了优化。另一方面，您可能会因在寄存器类型之间移动而受到严厉处罚。

最后但同样重要的是，回应一些评论者：您应该测试并查看。编译器往往非常擅长识别和优化这样的模式——您可能只是在使用简单循环或uninitialized_fill_n以外的任何东西来权衡可移植性或可读性。

您可能对之前的问题感兴趣：

• Is there memset() that accepts integers larger than char?
• initializing an array of ints
• How to initialize all members of an array to the same value?

Answer 4

在启用优化的 Linux/x86 gcc 下，您的代码将编译为以下内容：

rax = arr
rdi = BIGNUMBER

400690: c7 04 90 01 00 00 00    movl   $0x1,(%rax,%rdx,4)

立即将int(1) 移动到 rax + rdx

400697: 48 83 c2 01             add    $0x1,%rdx

递增寄存器rdx

40069b: 48 39 fa                cmp    %rdi,%rdx

Cmp rdi 到 rdx

40069e: 75 f0                   jne    400690 <main+0xa0>

如果已达到 BIGNUMBER，则跳回开始。

在我的机器上每 GB 大约需要 1 秒，但我敢打赌，其中大部分是在物理内存中分页以支持未初始化的分配。

Answer 5

只需将循环展开 8 或 16 次。 memcpy 之类的函数速度很快，但它们确实是为了方便，而不是比你可能编写的任何东西都快：

for (i = 0; i < BIGNUMBER-8; i += 8){
  a[i+0] = 1; // this gets rid of the test against BIGNUMBER, and the increment, on 7 out of 8 items.
  a[i+1] = 1; // the compiler should be able to see that a[i] is being calculated repeatedly here
  ...
  a[i+7] = 1;
}
for (; i < BIGNUMBER; i++) a[i] = 1;

编译器可能会为您展开循环，但为什么要冒险呢？

Answer 6

使用 memset 或 memcpy

memset(arr, 0, BIGNUMER); 

Answer 7

尝试使用 memset 吗？

memset(arr, 1, BIGNUMBER);

http://www.cplusplus.com/reference/cstring/memset/

Answer 8

memset(arr, 1, sizeof(int) * BIGNUMBER);