使用标准迭代 std 容器

Question

根据我所学到的迭代容器的方法，如 std::vector，是使用迭代器，如下所示：

for(vector<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); it++)

我的问题是为什么不使用standatd for 迭代容器，它更快，因为不需要像numbers.begin() 和numbers.end() 那样调用函数。
根据我的尝试，我发现使用 for 比使用迭代器快 X 30。
我写了这段代码：

vector<int> numbers;
for (int i = 0; i < 5000000; i++)
{
    numbers.push_back(i);
}

time_t t = time(0);
struct tm * now = localtime(&t);
cout << now->tm_hour << ":" << now->tm_min << ":" <<  now->tm_sec << "\n";

for(vector<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); it++)
{
    *it = 7;
}

t = time(0);
now = localtime(&t);
cout << now->tm_hour << ":" << now->tm_min << ":" <<  now->tm_sec << "\n";

int size = numbers.size();
for (int i = 0; i < size; i++)
{
    numbers[i] = i;
}

t = time(0);
now = localtime(&t);
cout << now->tm_hour << ":" << now->tm_min << ":" <<  now->tm_sec;

输出是：

    19:28:25
    19:28:56
    19:28:57

Answer 1

看看你的数字——迭代一个简单的向量需要 30 秒？这是 CPU 时间的永恒。那里有问题。

一些建议：

• 矢量占用约 19MB。这并不多，但它可能会导致堆碎片，或者如果您的计算机上加载了许多其他应用程序，则可能会导致 VM 交换。要获得可靠的号码，请关闭尽可能多的应用并确保您的系统处于空闲状态。

• couts 在计时器内，因此您正在测量部分 iostream 库的性能。 在你采取停止时间之后，在计时部分之外做 couts。

• 一秒钟的时钟对于性能指标来说不够精确。使用 timeval 和 gettimeofday() 获得微秒精度。

• 只有一次向量迭代，我发现运行之间存在很大差异。要获得更多可重复的结果，请多次迭代向量（如 500 次）。 （这比使用更大的向量要好，这可能会导致交换/碎片问题。）

• 开启优化（例如，g++ -O3）。循环将运行得更快，时间差会更小。内联优化可能对 std::vector 代码有更多帮助。

通过这些更改（如下），在我的计算机上，迭代器比没有优化的索引慢 4 倍，但使用 -O1 时略快，使用 -O3 时几乎相同。

#include <iostream>
#include <sys/time.h>
#include <vector>
using namespace std;

const unsigned N_REPS = 500;
const unsigned N_ITEMS = 5000000;

int print_elapsed(timeval start)
{
    timeval stop;
    gettimeofday(&stop, NULL);
    int elapsed = (stop.tv_sec * 1000000 + stop.tv_usec) - (start.tv_sec * 1000000 + start.tv_usec);
    cout << elapsed << "us" << endl;
    return elapsed;
}

int main()
{
    vector<int> numbers;
    numbers.reserve(N_ITEMS); // avoid heap fragmentation
    for (int i = 0; i < N_ITEMS; ++i)
        numbers.push_back(i);

    timeval start;
    gettimeofday(&start, NULL);

    for (unsigned r = 0; r < N_REPS; ++r)
        for (vector<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it)
            *it = r;

    int elapsed0 = print_elapsed(start);
    gettimeofday(&start, NULL);

    unsigned size = numbers.size();
    for (unsigned r = 0; r < N_REPS; ++r)
        for (unsigned i = 0; i < size; ++i)
            numbers[i] = r;

    int elapsed1 = print_elapsed(start);
    cout << 100 * float(elapsed1) / elapsed0 << '%' << endl;

    return 0;
}

Answer 2

使用迭代器为您提供了灵活性，即使您将容器类型更改为另一种，迭代代码也将保持不变。这是因为所有标准库容器都提供了迭代器。在某种程度上，它让您有机会编写更多通用代码。