如何加快 std::vector 访问时间答案

【问题标题】：How to speed std::vector access time如何加快 std::vector 访问时间
【发布时间】：2015-07-23 22:47:23
【问题描述】：

如何提高 std::vector 时间？嗨，我正在为多变量模糊 k 表示集群制作软件。它通过 10 个变量处理大矩阵的 50.000 个观察值。矩阵不需要长大或缩小或边界检查。仅将大小调整为所需大小，加载项目，然后进行大量访问。

第一次使用：

`std::vector< std::vector<double> > matrix(NumClusters, std::vector<double>(NumObs,0.0));`

获取元素：double A=matrix[i][j];但是处理时间是20分钟。

然后制作：

std::vector<double> U(NumClusters *NumObs,0.0);

获取元素：double A=U[i*NumObs+j];而且时间更好。

现在想提出一个问题：哪个会更快获得访问权限：

迭代器+整数

std::vector<double>::const_iterator Uit = U.begin();
double A= *(Uit+index)

指针[int]

std::vector<double>::const_pointer Upt = U.data();
double A= Upt[index];

或者普通的索引访问[int]

双 A= U[索引];

问候

【问题讨论】：

matrix[i][j] 你的问题是数据的局部性。你为什么不测试其他两个选项？在您的示例中，我更喜欢索引，因为迭代器没有为您做任何事情并且更难阅读。
所有编译器都应该将 operator[] 内联到对指针的直接访问中，因此您无法获得比这更快的任何东西。也许你的瓶颈在别的地方
应该是一样的。编译器最终应该对索引或指针访问做同样的事情。
分析你的代码，而不是做出毫无结果的假设
分析您的代码。在通过迭代器或operator[] 进行调试构建访问时，由于某些编译器执行完整性检查，很可能会更慢，但在发布构建中，我希望所有方法的时间几乎相同。

标签： c++ stdvector

【解决方案1】：

您可以尝试的一件事是切换行和列。如果您有一个 10 × 50,000 的矩阵，并且将其逐行放置，那么对行的操作将比对列的操作更有效，因为它们具有更好的局部性。您可能还想考虑std::valarray，因为该容器应该优化矢量数据的某些数学运算。

如前所述，就效率而言，使用索引与指针应该无关紧要。索引可能更具可读性。

您可能想要做的一个非常 C++ 的事情（它不应该对效率产生任何影响，只是代码可读性）是将向量包装在一个容器中，使其表现得像一个 2D 矩阵，但在下面使用一个连续的 1D 向量。看看How can I use a std::valarray to store/manipulate a contiguous 2D array? 以获得灵感。

【讨论】：

【解决方案2】：

当您将二维矩阵存储为vector<vector<int>> 时，您必须依次取消引用两个指针才能访问元素（双重间接）。这就是为什么大多数库将矩阵存储为线性数组vector<int>，就像您现在所做的那样。在这种情况下，只使用了单次间接，而且所有数据都以更紧凑的布局存储在内存中。

现在关于最快的访问。理想情况下，您提到的所有三种访问形式都同样快。然而，没有一个编译器是完美的，有些编译器可能有内联深度调用的问题（至少 MSVC 似乎很少有这样的问题）。这就是为什么如果你想确保最大速度，你应该避免在你的内部循环中使用任何 C++ 抽象。只使用指针和索引，这确实是最快的方法。但是请注意，与其他方法相比，很可能没有加速（也许生成的程序集绝对相等）。

作为结论，这种方式对我来说是最快的：

auto ptr = matrix.data();
auto num = matrix.size();
for (size_t i = 0; i < num; i++)
    ptr[i] = ...; //do whatever complex math you have

【讨论】：