c++ - 使用临时数组来减少代码——效率低下？

Question

我是 C++(和 SO)的新手，如果这很明显，我很抱歉。

我已经开始在我的代码中使用临时数组来减少重复，并使对多个对象执行相同的操作变得更加容易。所以不是:

MyObject obj1, obj2, obj3, obj4;

obj1.doSomming(arg);
obj2.doSomming(arg);
obj3.doSomming(arg);
obj4.doSomming(arg);

我在做:

MyObject obj1, obj2, obj3, obj4;
MyObject* objs[] = {&obj1, &obj2, &obj3, &obj4};

for (int i = 0; i !=4; ++i)
    objs[i]->doSomming(arg);

这对性能有害吗？比如，它会导致不必要的内存分配吗？这是好的做法吗？谢谢。

Answer 1

一般来说，您不应该担心这个级别的性能。最终成为性能问题的事情往往与您的预期完全不同，尤其是当您没有太多性能优化经验时。

您应该始终首先考虑编写清晰的代码，如果性能很重要，那么您应该从算法的角度(即大 O)来考虑它。然后，您应该衡量性能并让其指导您在优化方面付出的努力。

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现在，如果您避免使用中间数组并只对原始对象使用数组，您可以使代码更加清晰和直接:

MyObject obj[4];

for (int i = 0; i !=4; ++i)
  objs[i].doSomming(arg);

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但是不，优化编译器通常应该对此没有问题。

例如，如果我取代码:

struct MyObject {
    void doSomming() {
        std::printf("Hello\n");
    }
};

void foo1() {
    MyObject obj1, obj2, obj3, obj4;

    obj1.doSomming();
    obj2.doSomming();
    obj3.doSomming();
    obj4.doSomming();
}

void foo2() {
    MyObject obj1, obj2, obj3, obj4;
    MyObject* objs[] = {&obj1, &obj2, &obj3, &obj4};

    for (int i = 0; i !=4; ++i)
        objs[i]->doSomming();
}

void foo3() {
    MyObject obj[4];

    for (int i = 0; i !=4; ++i)
        obj[i].doSomming();
}

并生成 LLVM IR(因为它比实际汇编更紧凑)，我使用 -O3 得到以下结果。

define void @_Z4foo1v() nounwind uwtable ssp {
entry:
  %puts.i = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i1 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i2 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i3 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  ret void
}

define void @_Z4foo2v() nounwind uwtable ssp {
entry:
  %puts.i = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i.1 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i.2 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i.3 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  ret void
}

define void @_Z4foo3v() nounwind uwtable ssp {
entry:
  %puts.i = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i.1 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i.2 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %puts.i.3 = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  ret void
}

在 -O3 处，循环展开，代码与原始版本相同。使用 -Os，循环不会展开，但指针间接甚至数组都会消失，因为在内联后不需要它们:

define void @_Z4foo2v() nounwind uwtable optsize ssp {
entry:
  br label %for.body

for.body:                                         ; preds = %entry, %for.body
  %i.05 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %inc, %for.body ]
  %puts.i = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %inc = add nsw i32 %i.05, 1
  %cmp = icmp eq i32 %inc, 4
  br i1 %cmp, label %for.end, label %for.body

for.end:                                          ; preds = %for.body
  ret void
}

define void @_Z4foo3v() nounwind uwtable optsize ssp {
entry:
  br label %for.body

for.body:                                         ; preds = %entry, %for.body
  %i.03 = phi i32 [ 0, %entry ], [ %inc, %for.body ]
  %puts.i = tail call i32 @puts(i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @str, i64 0, i64 0)) nounwind
  %inc = add nsw i32 %i.03, 1
  %cmp = icmp eq i32 %inc, 4
  br i1 %cmp, label %for.end, label %for.body

for.end:                                          ; preds = %for.body
  ret void
}