测试目的

本次测试旨在比较不同数据结构（vector、数组）以及不同访问方法（[]、at()、offset）在性能上的差异，从而为开发者提供在特定情境下做出最佳选择的依据。

测试代码

测试网址:Quick C++ Benchmarks

使用GCC9.5 C++14 -O2编译

#include <benchmark/benchmark.h>

static void vector_access(benchmark::State& state) {
    std::vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        v.push_back(i);
    }
    for (auto _ : state) {
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            v[i] += 1;
        }
    }
}
BENCHMARK(vector_access);

static void vector_access_by_at(benchmark::State& state) {
    std::vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        v.push_back(i);
    }
    for (auto _ : state) {
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            v.at(i) += 1;
        }
    }
}
BENCHMARK(vector_access_by_at);

static void array_access(benchmark::State& state) {
    int a[1000];
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        a[i] = i;
    }
    for (auto _ : state) {
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            a[i] += 1;
        }
    }
}
BENCHMARK(array_access);

static void array_access_by_offset(benchmark::State& state) {
    int a[1000];
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        a[i] = i;
    }
    for (auto _ : state) {
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            *(a + i) += 1;
        }
    }
}
BENCHMARK(array_access_by_offset);

static void heap_access(benchmark::State& state) {
    int *a = new int[1000];
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        a[i] = i;
    }
    for (auto _ : state) {
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            a[i] += 1;
        }
    }
    delete[] a;
}
BENCHMARK(heap_access);

static void heap_access_by_offset(benchmark::State& state) {
    int *a = new int[1000];
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        a[i] = i;
    }
    for (auto _ : state) {
        for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
            *(a + i) += 1;
        }
    }
    delete[] a;
}
BENCHMARK(heap_access_by_offset);

运行结果

Quick C++ Benchmarks

结论

• vector at()方法访问速度最慢

• 栈上访问最快

• 其它情况经过O2优化后性能类似。

指导意见

• 追求最高效的访问速度：如果性能是首要考虑因素，建议使用栈上数组并采用[]访问方法。

• 避免使用vector的at()方法：在对性能要求较高的场景下，应避免使用vector的at()方法，转而使用[]访问方法。