C++ 缓存友好方式访问 `vector ` 的所有元素的所有成员

Question

我有兴趣针对多线程计算优化我的代码。在缓存、流水线或内存访问的任何其他方面，以下比较如何节省这些资源:

案例一

struct something{
    float a;
    float b;
    int c;
    bool d;
};

vector <something> vec(n, something());

for(int q=0; q<n; q++)
    {
         vec[q].a = expression1;
         vec[q].b = expression2;
         vec[q].c = expression3;
         vec[q].d = expression4;
    } 

案例二

struct something{
    float a;
    float b;
    int c;
    bool d;
};

vector <something> vec(n, something());

for(int q=0; q<n; q++)
    vec[q].a = expression1;
for(int q=0; q<n; q++)
    vec[q].b = expression2;
for(int q=0; q<n; q++)
    vec[q].c = expression3;
for(int q=0; q<n; q++)
    vec[q].d = expression4;

案例三

vector <float> a(n);
vector <float> b(n);
vector <int>   c(n);
vector <bool>  d(n); 

for(int q=0; q<n; q++)
    a[q] = expression1;
for(int q=0; q<n; q++)
    b[q] = expression2;
for(int q=0; q<n; q++)
    c[q] = expression3;
for(int q=0; q<n; q++)
    d[q] = expression4;

此外，是否有更好的方法来解决上述问题？

Answer 1

• 案例 1 可读性最强。
• 案例 1 和案例 3 同样是缓存友好的。两者都只对所有数据进行一次传递。*
• 情况 2 是最糟糕的，因为它对数据进行了 4 次传递 - 每次传递仅接触一个元素。

如果所有结构字段都不同，则案例 3 具有可能可向量化的巨大优势，而案例 1 则没有。

这是因为情况 3 是数组结构 打包，它将所有相同的数据类型按顺序放在内存中 - 因此公开矢量化。

编辑:

*情况 3 可能比情况 1 对缓存更友好，因为它不需要结构填充 - 因此数据大小更小。