访问类成员时的性能答案

【问题标题】：Performance when accessing class members访问类成员时的性能
【发布时间】：2010-05-19 16:34:59
【问题描述】：

我正在写一些性能关键的东西，想知道如果我使用它是否会有所作为：

int test( int a, int b, int c )
{
    // Do millions of calculations with a, b, c
}

或

class myStorage
{
public:
  int a, b, c;
};

int test( myStorage values )
{
   // Do millions of calculations with values.a, values.b, values.c
}

这基本上会导致类似的代码吗？访问类成员是否有额外的开销？

我确信这对于 C++ 专家来说是清楚的，所以我现在不会尝试为其编写不切实际的基准

【问题讨论】：

如果性能很重要，那么除了编写性能测试之外，最终别无选择。
微优化（也许我们甚至可以为其添加标签）
@David：那个标签已经存在了。 :)

标签： c++ micro-optimization

【解决方案1】：

编译器可能会均衡它们。如果它有任何大脑，它会将values.a、values.b和values.c复制到局部变量或寄存器中，这也是简单情况下的情况。

相关格言：

过早的优化是万恶之源。
写下来，这样您就可以在六个月后的凌晨 1 点阅读它，并且仍然了解您要做什么。
大多数时候，重要的优化来自于重构您的算法，而不是变量访问方式的微小变化。是的，我知道有例外，但这可能不是其中之一。

【讨论】：

我认为反对票是因为过于简洁。我已经扩展了答案。
+1 表示格言 #2。大多数人不会编写可读的代码，但实际上会评论（描述）操作的意图。

【解决方案2】：

这听起来像是过早的优化。

话虽如此，存在一些差异和机会，但它们会影响对函数的多次调用，而不是函数的性能。

首先，在第二个选项中，您可能希望将 MyStorage 作为常量引用传递。因此，您的编译代码可能会将单个值推送到堆栈中（以允许您访问容器），而不是推送三个单独的值。如果您有其他字段（除了 a-c），发送 MyStorage 不作为参考实际上可能会花费您更多，因为您将调用复制构造函数并基本上复制所有其他字段。所有这些都是每次调用的费用，而不是函数内的费用。

如果您在函数中使用 b 和 c 进行大量计算，那么您如何传输或访问它们实际上并不重要。如果您通过引用传递，初始成本可能会略高（因为您的对象，如果通过引用传递，可能在堆上而不是堆栈上），但是一旦第一次访问，您机器上的缓存和寄存器可能会意味着低成本访问。如果您按值传递了对象，那么这真的没关系，因为即使最初，这些值也会在堆栈附近。

对于您提供的代码，如果这些是唯一的字段，则可能没有区别。 “values.variable”仅被解释为堆栈中的偏移量，而不是“查找一个对象，然后访问另一个地址”。

当然，如果您不购买这些参数，只需将局部变量定义为函数中的第一步，从对象中复制值，然后使用这些变量。如果您真的多次使用它们，则此副本的初始成本将无关紧要:)

【讨论】：

【解决方案3】：

不，你的 cpu 会缓存你一遍又一遍地使用的变量。

【讨论】：

【解决方案4】：

我认为有一些开销，但可能不会太多。因为对象的内存地址会存放在栈中，指向的是堆内存对象，那么就访问实例变量吧。

如果你把变量 int 存入栈中，那真的会更快，因为值已经在栈中，机器只是去栈中取出来计算：）。

这还取决于您是否将类的实例变量值存储在堆栈中。如果在 test() 中，你确实喜欢：

int a = objA.a;
int b = objA.b;
int c = objA.c;

我认为这将是几乎相同的性能

【讨论】：

【解决方案5】：

如果您确实在编写性能关键代码，并且您认为一个版本应该比另一个更快，请编写两个版本并测试时序（使用正确的优化开关编译的代码）。您甚至可能希望查看生成的汇编代码。很多事情都会影响非常微妙的代码 sn-ps 的速度，例如寄存器溢出等。

【讨论】：

【解决方案6】：

你也可以用

开始你的功能

int & a = values.a;
int & b = values.b;

虽然编译器应该足够聪明，可以在幕后为你做这件事。一般来说，我更喜欢传递结构或类，这通常会使函数的用途更清楚，而且您不必每次考虑另一个参数时都更改签名。

【讨论】：

【解决方案7】：

与您之前的类似问题一样：它取决于编译器和平台。如果有任何差异，那将是非常小的。

堆栈上的值和对象中的值通常使用指针（堆栈指针或this 指针）和一些偏移量（函数堆栈帧中的位置，或类内部的位置）来访问.

以下是一些可能会产生影响的情况：

根据您的平台，堆栈指针可能保存在 CPU 寄存器中，而 this 指针可能不会。如果是这种情况，访问this（可能在堆栈上）将需要额外的内存查找。
内存位置可能不同。如果内存中的对象大于一个缓存行，则这些字段分布在多个缓存行上。仅将相关值放在堆栈帧中可能会提高缓存效率。

但请注意，我在这里使用“可能”一词的频率。唯一确定的方法就是测量它。

【讨论】：

【解决方案8】：

如果您无法分析程序，请打印出代码片段的汇编语言。

一般来说，更少的汇编代码意味着更少的执行指令，从而提高性能。这是一种在分析器不可用时粗略估计性能的技术。

汇编语言列表可让您查看实现之间的差异（如果有）。

【讨论】：