c++ - 遍历数组最有效的方法是什么？ (c++)

Question

这是一个有点愚蠢的问题，但它一直困扰着我，我无法通过 google-fu 解决它。

考虑以下数组:

struct SomeDataStruct
{
    uint64_t ValueOne;
    uint64_t ValueTwo;
    uint64_t ValueThree;
};

SomeDataStruct _veryLargeArray[1024];

现在，在遍历每个元素并对每个元素执行某些操作时，这些方法中的哪一个更快？

方法一:

for (int i = 0; i < 1024; ++i)
{
    _veryLargeArray[i].ValueOne += 1;
    _veryLargeArray[i].ValueTwo += 1;
    _veryLargeArray[i].ValueThree = _veryLargeArray[i].ValueOne + _veryLargeArray[i].ValueTwo;
}

方法二:

SomeDataStruct * pEndOfStruct = &(_veryLargeArray[1024]);

for (SomeDataStruct * ptr = _veryLargeArray; ptr != pEndOfStruct; ptr += 1)
{
    ptr->ValueOne += 1;
    ptr->ValueTwo += 1;
    ptr->ValueThree = ptr->ValueOne + ptr->ValueTwo;
}

我知道这个问题表面上看起来真的很愚蠢，但我想知道编译器是否对每种给定的 for 循环实现方式做了任何聪明/特殊的事情？在第一种情况下，如果编译器实际上每次都查找 BaseArrayPointer + Offset，那么它可能会占用大量内存，但是如果编译器足够聪明，它会用整个数组填充 L2 缓存并处理 {} 之间的代码正确。

如果编译器每次都解析指针，则第二种方法可以绕过，但可能会使编译器很难弄清楚是否可以将整个数组复制到 L2 缓存并将其遍历到那里。

很抱歉提出这样一个愚蠢的问题，我从学习 C++ 中获得了很多乐趣，并且已经开始做那些你想得太多的事情。只是好奇是否有人知道是否有“确定”的答案。

Answer 1

除非您想查看中间汇编语言输出并分析 CPU 的缓存行为，否则您能够回答此问题的唯一方法是分析代码。运行它，数百或数千次，看看需要多长时间。

如果您想要最快的代码，请编写最简单、最明显的版本并将其留给优化编译器。如果您尝试变得花哨，使用这样的循环，您可能会混淆编译器并且它无法优化事物。

我看到一个简单的 C 循环编译比手工编码的汇编更快，而手工优化的 C 版本最终比手工编码的汇编慢。

另一方面，了解一些关于缓存以及幕后发生的事情也是值得的。但通常，这种情况发生在您发现您的代码不够快之后。否则会冒过早优化的风险，即 root of all evil .