arrays - 如果可以估计的话，TList、TObjectList 和普通数组之间的性能差异有多明显？

Question

*摘要:

请查看 Delphi 专家的专业评论。特别是对于我来说，我会尝试按照 David 的建议使用旧的 TList/TObjectList，并按照 A.Bouchez 的建议使用硬转换和 TObjectList.List 属性。以后重构的时候我会尝试一下TDynArray。

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假设我有一个 TAtom 类，如以下代码中所定义。运行时大约有数百到数千 TAtom 实例，目前存储在动态数组中。在运行时，我需要对所有现有 TAtom 实例的 TAtom.X/Y/Z 进行简单的 float 学运算，每秒超过 30 次。

现在，我需要添加在运行时添加、插入、删除 TAtom 实例的功能。看来我的选择是(1)请求一个大数组； (2) 坚持动态数组并手动SetLength； (3)切换到常规TList； (4) 切换到常规TObjectList。

除非有必要，否则我想避免 (1)，因为这样我就必须更改很多函数签名。 (2) 看起来也不太好，因为 TList/TObjectList 似乎就是为这个任务而生的。然而，由于使用常规 TList/TObjectList 需要进行类型转换，有人可以评论一下可能的性能影响吗？我的意思是，如果在重写代码之前能够估计性能负担，那就最好了。如果性能明显下降，我可以使用其他技术吗？

此外，我想知道使用TList和TObjectList是否有性能差异？

  TAtom = class
  public
    ElementZ: Integer;
    X, Y, Z: Extended;  
    other variables: other types;
  end;

  TAAtom = array of TAtom;

Answer 1

我可以在您的列表中添加另一个选择吗？

如果您没有对 TAtom 中的数据使用任何继承功能，则可以使用记录而不是类。每个类实例都需要在内存中分配，用零填充并单独初始化。 Getmem/Freemem总是有成本的，并且内存碎片会增加。

预先分配的动态记录数组将比添加单个类实例更快。并且数据更适合CPU L1/L2 缓存。

对于插入和删除，如果您有大量项目，则此类记录的数组将比 TList 慢，因为将有更多数据需要删除/插入 (TList/TObjectList 都只维护一个指针列表)。为了更快地插入/删除，您最好使用链表。

由于内部通知，TList/TObjectList 机制中存在一些开销。机制 并且 GetItem() 属性可能比直接使用动态数组慢一些(因为范围检查)。

但是有了我们的 TDynArray wrapper ，您可以坚持使用动态数组，并且仍然具有良好的性能、预分配功能和类似 TList 的方法。甚至还有更多可用方法，例如 SaveToStream、Slice、Reverse、使用外部索引排序等...

type
  TAtom = record // could be 'packed record' to save memory (but loose perf)
    ElementZ: Integer;
    X, Y, Z: Extended;  
    other variables: other types;
    // TDynArray also handle complex (e.g. string) types here
  end;
  TAtoms = array of TAtom;

var Atom: TAtom;
    AtomArray: TAtoms;
    AtomCount: integer;
    Atoms: TDynArray;
begin
  Atoms.Init(TypeInfo(TAtoms),AtomArray,@AtomCount);
  Atoms.Capacity := 10000; // pre-allocate array = same as SetLength(AtomArray,10000)
  for i := 1 to 10000 do begin
    A.ElementZ := Random(1000);
    A.X := Random;
    A.Y := Ramdom;
    A.Z := Random;
    // set other fields
    Atoms.Add(A); // fast adding of A properties
  end;
  // you have TList-like methods for your dynamic array
  Atoms.Delete(500); // delete 500th item
  A.ElementZ := 5000;
  Atoms.Insert(500,A); // insert A values at 500th index
  assert(Atoms.Count=10000);
  assert(AtomCount=10000); // same as Atoms.Count
  Atoms.Compare := SortDynArrayInteger;
  Atoms.Sort; // will sort by 1st Integer value = ElementZ
  for i := 1 to Atoms.Count-1 do // or AtomCount-1
    // you have still direct access to AtomArray[]
    // -> this is even the fastest access to the data
    assert(AtomArray[i].ElementZ >=AtomArray[i-1].ElementZ )
  Atoms.SaveToStream(aStream); // will also save any string content
  Atoms.Reverse; // reverse all items order
  Atoms.Clear;
  // faster adding will be done with direct access to the dynamic array
  Atom.Count := 10000; // allocate memory for 10000 items
  for i := 0 to 10000-1 do
  with AtomArray[i] do
  begin
    ElementZ := Random(2000);
    X := Random;
    Y := Random;
    Z := Random;
  end;
  Atoms.Sort; // TDynArray knows about the data just created
end; // no need to have any try...finally ..Free block

适用于 Delphi 6 至 XE。

随着新版本的 Delphi 支持泛型，您应该更好地朝这个方向发展。