Почему доступ к указателю медленнее, чем доступ к vector :: iterator? (генерация кода компилятора)
ОК, заголовок вопроса немного паршивый, но я действительно не знал, как это лучше сформулировать.
У меня проблема в том, что с std :: vector по сравнению с ] T * + size_t count мой компилятор (Visual Studio 2005 / VC ++ 8) на самом деле будет генерировать худший код при цикле по указателю, чем при цикле по вектору.
То есть у меня есть тестовая структура, содержащая вектор, и другая, содержащая указатель + счетчик. Теперь, при написании семантически точной такой же конструкции цикла, версия с std :: vector на значительно (то есть> 10%) быстрее, чем версия с указателем.
Ниже вы увидите найдите код, а также сгенерированную сборку. Было бы здорово, если бы кто-нибудь мог объяснить, что здесь происходит.
Если вы посмотрите на сборку, вы можете заметить, как версия с необработанным указателем генерирует немного больше инструкций. Было бы уже неплохо, если бы кто-нибудь мог объяснить, как эти версии семантически различаются на уровне сборки.
И , пожалуйста, воздержитесь от ответов, говорящих мне, что мне все равно, преждевременная оптимизация, корень всего зло и т. д. В данном конкретном случае я забочусь и в любом случае думаю, что это довольно интересная головоломка! : -)
Настройки компилятора:
- Полная оптимизация (/ Ox)
- Опция всей программы. = NO
Вот код:
stdafx.h
// Disable secure STL stuff!
#define _SECURE_SCL 0
#define _SECURE_SCL_THROWS 0
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <mmsystem.h>
файл заголовка
// loop1.h
typedef int PodType;
const size_t container_size = 3;
extern volatile size_t g_read_size;
void side_effect();
struct RawX {
PodType* pData;
PodType wCount;
RawX()
: pData(NULL)
, wCount(0)
{ }
~RawX() {
delete[] pData;
pData = NULL;
wCount = 0;
}
void Resize(PodType n) {
delete[] pData;
wCount = n;
pData = new PodType[wCount];
}
private:
RawX(RawX const&);
RawX& operator=(RawX const&);
};
struct VecX {
std::vector<PodType> vData;
};
void raw_loop(const int n, RawX* obj);
void raw_iterator_loop(const int n, RawX* obj);
void vector_loop(const int n, VecX* obj);
void vector_iterator_loop(const int n, VecX* obj);
файл реализации
// loop1.cpp
void raw_loop(const int n, RawX* obj)
{
for(int i=0; i!=n; ++i) {
side_effect();
for(int j=0, e=obj->wCount; j!=e; ++j) {
g_read_size = obj->pData[j];
side_effect();
}
side_effect();
}
}
void raw_iterator_loop(const int n, RawX* obj)
{
for(int i=0; i!=n; ++i) {
side_effect();
for(PodType *j=obj->pData, *e=obj->pData+size_t(obj->wCount); j!=e; ++j) {
g_read_size = *j;
side_effect();
}
side_effect();
}
}
void vector_loop(const int n, VecX* obj)
{
for(int i=0; i!=n; ++i) {
side_effect();
for(size_t j=0, e=obj->vData.size(); j!=e; ++j) {
g_read_size = obj->vData[j];
side_effect();
}
side_effect();
}
}
void vector_iterator_loop(const int n, VecX* obj)
{
for(int i=0; i!=n; ++i) {
side_effect();
for(std::vector<PodType>::const_iterator j=obj->vData.begin(), e=obj->vData.end(); j!=e; ++j) {
g_read_size = *j;
side_effect();
}
side_effect();
}
}
основной файл теста
using namespace std;
volatile size_t g_read_size;
void side_effect()
{
g_read_size = 0;
}
typedef size_t Value;
template<typename Container>
Value average(Container const& c)
{
const Value sz = c.size();
Value sum = 0;
for(Container::const_iterator i=c.begin(), e=c.end(); i!=e; ++i)
sum += *i;
return sum/sz;
}
void take_timings()
{
const int x = 10;
const int n = 10*1000*1000;
VecX vobj;
vobj.vData.resize(container_size);
RawX robj;
robj.Resize(container_size);
std::vector<DWORD> raw_times;
std::vector<DWORD> vec_times;
std::vector<DWORD> rit_times;
std::vector<DWORD> vit_times;
for(int i=0; i!=x; ++i) {
const DWORD t1 = timeGetTime();
raw_loop(n, &robj);
const DWORD t2 = timeGetTime();
vector_loop(n, &vobj);
const DWORD t3 = timeGetTime();
raw_iterator_loop(n, &robj);
const DWORD t4 = timeGetTime();
vector_iterator_loop(n, &vobj);
const DWORD t5 = timeGetTime();
raw_times.push_back(t2-t1);
vec_times.push_back(t3-t2);
rit_times.push_back(t4-t3);
vit_times.push_back(t5-t4);
}
cout << "Average over " << x << " iterations for loops with count " << n << " ...\n";
cout << "The PodType is '" << typeid(PodType).name() << "'\n";
cout << "raw_loop: " << setw(10) << average(raw_times) << " ms \n";
cout << "vec_loop: " << setw(10) << average(vec_times) << " ms \n";
cout << "rit_loop: " << setw(10) << average(rit_times) << " ms \n";
cout << "vit_loop: " << setw(10) << average(vit_times) << " ms \n";
}
int main()
{
take_timings();
return 0;
}
Здесь идет сгенерированная сборка, отображаемая отладчиком Visual Studio (для 2 функции с «итераторами».
* raw_iterator_loop *
void raw_iterator_loop(const int n, RawX* obj)
{
for(int i=0; i!=n; ++i) {
00 mov eax,dword ptr [esp+4]
00 test eax,eax
00 je raw_iterator_loop+53h (4028C3h)
00 push ebx
00 mov ebx,dword ptr [esp+0Ch]
00 push ebp
00 push esi
00 push edi
00 mov ebp,eax
side_effect();
00 call side_effect (401020h)
for(PodType *j=obj->pData, *e=obj->pData+size_t(obj->wCount); j!=e; ++j) {
00 movzx eax,word ptr [ebx+4]
00 mov esi,dword ptr [ebx]
00 lea edi,[esi+eax*2]
00 cmp esi,edi
00 je raw_iterator_loop+45h (4028B5h)
00 jmp raw_iterator_loop+30h (4028A0h)
00 lea esp,[esp]
00 lea ecx,[ecx]
g_read_size = *j;
00 movzx ecx,word ptr [esi]
00 mov dword ptr [g_read_size (4060B0h)],ecx
side_effect();
00 call side_effect (401020h)
00 add esi,2
00 cmp esi,edi
00 jne raw_iterator_loop+30h (4028A0h)
}
side_effect();
00 call side_effect (401020h)
00 sub ebp,1
00 jne raw_iterator_loop+12h (402882h)
00 pop edi
00 pop esi
00 pop ebp
00 pop ebx
}
}
00 ret
* vector_iterator_loop *
void vector_iterator_loop(const int n, VecX* obj)
{
for(int i=0; i!=n; ++i) {
00 mov eax,dword ptr [esp+4]
00 test eax,eax
00 je vector_iterator_loop+43h (402813h)
00 push ebx
00 mov ebx,dword ptr [esp+0Ch]
00 push ebp
00 push esi
00 push edi
00 mov ebp,eax
side_effect();
00 call side_effect (401020h)
for(std::vector<PodType>::const_iterator j=obj->vData.begin(), e=obj->vData.end(); j!=e; ++j) {
00 mov esi,dword ptr [ebx+4]
00 mov edi,dword ptr [ebx+8]
00 cmp esi,edi
00 je vector_iterator_loop+35h (402805h)
g_read_size = *j;
00 movzx eax,word ptr [esi]
00 mov dword ptr [g_read_size (4060B0h)],eax
side_effect();
00 call side_effect (401020h)
00 add esi,2
00 cmp esi,edi
00 jne vector_iterator_loop+21h (4027F1h)
}
side_effect();
00 call side_effect (401020h)
00 sub ebp,1
00 jne vector_iterator_loop+12h (4027E2h)
00 pop edi
00 pop esi
00 pop ebp
00 pop ebx
}
}
00 ret