c++ - 原始类型比 C++ 中的用户类型慢？

Question

我很好奇并做了一些基准测试以确定原始类型(例如 int 或 float)与用户类型之间的性能差异。

我创建了一个模板类 Var，创建了一些内联算术运算符。测试包括为原始 vector 和 Var vector 循环此循环:

for (unsigned i = 0; i < 1000; ++i) {
    in1[i] = i;
    in2[i] = -i;
    out[i] = (i % 2) ? in1[i] + in2[i] : in2[i] - in1[i];
}

我对结果感到非常惊讶，事实证明我的 Var 类在大多数时候都更快，使用 int 类时平均循环时间减少了大约 5700 纳秒。在 3000 次运行中，int 比 Var 快 11 倍，后者快 2989 倍。 float 的结果类似，其中 Var 比 floatin 2991 次运行快 15100 纳秒。

原始类型不应该更快吗？

编辑:编译器是相当古老的 mingw 4.4.0，构建选项是 QtCreator 的默认设置，没有优化:

qmake call: qmake.exe C:\...\untitled15.pro -r -spec win32-g++ "CONFIG+=release"

好的，发布完整源代码，平台是 64 位 Win7，4 GB DDR2-800，Core2Duo@3Ghz

#include <QTextStream>
#include <QVector>
#include <QElapsedTimer>

template<typename T>
class Var{
public:
    Var() {}
    Var(T val) : var(val) {}

    inline T operator+(Var& other)
    {
        return var + other.value();
    }

    inline T operator-(Var& other)
    {
        return var - other.value();
    }

    inline T operator+(T& other)
    {
        return var + other;
    }

    inline T operator-(T& other)
    {
        return var - other;
    }

    inline void operator=(T& other)
    {
        var = other;
    }

    inline T& value()
    {
        return var;
    }

private:
    T var;
};

int main()
{
    QTextStream cout(stdout);
    QElapsedTimer timer;

    unsigned count = 1000000;

    QVector<double> pin1(count), pin2(count), pout(count);
    QVector<Var<double> > vin1(count), vin2(count), vout(count);

    unsigned t1, t2, pAcc = 0, vAcc = 0, repeat = 10, pcount = 0, vcount = 0, ecount = 0;
    for (int cc = 0; cc < 5; ++cc)
    {
        for (unsigned c = 0; c < repeat; ++c)
        {
            timer.restart();
            for (unsigned i = 0; i < count; ++i)
            {
                pin1[i] = i;
                pin2[i] = -i;
                pout[i] = (i % 2) ? pin1[i] + pin2[i] : pin2[i] - pin1[i];
            }
            t1 = timer.nsecsElapsed();
            cout << t1 << endl;

            timer.restart();
            for (unsigned i = 0; i < count; ++i)
            {
                vin1[i] = i;
                vin2[i] = -i;
                vout[i] = (i % 2) ? vin1[i] + vin2[i] : vin2[i] - vin1[i];
            }
            t2 = timer.nsecsElapsed();
            cout << t2 << endl;;
            pAcc += t1;
            vAcc += t2;
        }

        pAcc /= repeat;
        vAcc /= repeat;
        if (pAcc < vAcc) {
            cout << "primitive was faster" << endl;
            pcount++;
        }
        else if (pAcc > vAcc) {
            cout << "var was faster" << endl;
            vcount++;
        }
        else {
            cout << "amazingly, both are equally fast" << endl;
            ecount++;
        }

        cout << "Average for primitive type is " << pAcc << ", average for Var is " << vAcc << endl;

    }
    cout << "int was faster " << pcount << " times, var was faster " << vcount << " times, equal " << ecount << " times, " << pcount + vcount + ecount << " times ran total" << endl;
}

相对而言，使用 float ，Var 类比使用 float 快 6-7%，使用整数大约 3%。

我还用 10 000 000 的 vector 长度而不是原来的 1000 运行了测试，结果仍然一致并且有利于类(class)。

Answer 1

与 QVector替换为 std::vector , 在 -O2优化级别，GCC 为这两种类型生成的代码完全相同，指令对指令。

没有替换，生成的代码是不同的，但考虑到 QtVector，这并不奇怪原始类型和非原始类型的实现方式不同(在 QTypeInfo<T>::isComplex 中查找 qvector.h)。

更新 好像isComplex不影响 linner oop，即被测部分。这两种类型的循环代码仍然不同，尽管差别很小。看起来差异是由 GCC 造成的。