c++ - C++ union 的性能影响

Question

在 Agner Fog's "Optimizing software in C++"据说 union 强制将变量存储在内存中，即使在它本来可以存储在寄存器中的情况下，这可能会影响性能。 (例如第 148 页)

我经常看到这样的代码:

struct Vector {
    union {
        struct {
            float x, y, z, w;
        };
        float v[4];
    }
};

这可能非常方便，但现在我想知道是否可能会影响性能。
我写了一个小基准，比较了有和没有 union 的 Vector 实现，在那里，没有 union 的 Vector 表现得更好，尽管我不知道我的基准有多值得信赖。 (我比较了三种实现:union; x, y, z, w; v[4]。例如，v[4] 在按值传递时似乎更慢，尽管结构体都具有相同的大小。)

我现在的问题是，人们在编写实际生产代码时是否会考虑这一点？您是否知道出于这个原因专门决定反对 union 的案例？

Answer 1

看来目标是为 vector 类型的元素提供友好名称，而 union不是最好的方法。评论已经指出了未定义的行为，即使它有效，它也是一种限制优化机会的别名形式。

相反，避免整个困惑，只需添加命名元素的访问器。

struct quaternion
{
    float vec[4];
    float &x() { return vec[0]; }
    float &y() { return vec[1]; }
    float &z() { return vec[2]; }
    float &w() { return vec[3]; }
    const float &x() const { return vec[0]; }
    const float &y() const { return vec[1]; }
    const float &z() const { return vec[2]; }
    const float &w() const { return vec[3]; }
}

事实上，就像 Eigen 对其四元数实现所做的一样:
https://eigen.tuxfamily.org/dox/Quaternion_8h_source.html