c++ - 优雅快速的算子函数 cpp

问题描述

我目前正在开发一个程序，我的目标是使用尽可能少的存储空间尽可能快地在两个对象（一个类）之间进行大量操作。

class number 
{
public:
    number(int x) :x{x} {};
    int x;

// option 1
    number operator+(number x)
    {
        return number(this->x + x.x);
    };

// option 2
    static void add(number* a, number* b, number* dest)
    {
        dest->x = a->x + b->x;
    };
};

int main()
{
    number a(2);
    number b(2);
    number c(0);

    // 4,608e-8 sec
    c = a + b;

    // 2,318e-8 sec
    number::add(&a,&b,&c);
}

我考虑了两种选择：

使用实际操作员
使用以三个变量（包括目标）作为参数的静态函数

第一个是最好的可读性，但大规模使用它可能意味着需要大量空间，因为每次运行都会初始化一个新对象。

我可能已经用选项 2 解决了这个问题。通过接收指向目标的指针，从而重用存储空间。选项 2 阅读起来有点笨重，如果一个接一个地发生更多操作，代码可能很难理解。

我已经进行了几次速度和空间测试。使用实际的算子函数每次运行槽需要 4,6e-8 秒和 920kb 存储。空白需要 2,3e-8 和 915kb。

我有什么选择吗？如果不是，哪一个是存储空间、速度和可读性之间更好的权衡？

标签： c++performanceoperator-overloadingoperatorsoperator-keyword

担心性能的“正确”方法是打开编译器优化。大多数时候就是这样。

编写正确且可读的代码。一旦你有了它，你就可以测量它。如果您发现一段代码很昂贵，您可以查看生成的程序集以了解为什么它很昂贵。

将两个整数相加最简洁的是：

int main() {
    return 2+2;
}

编译器输出（带有 -O3 的 gcc 9.2）：

main:
        mov     eax, 4
        ret

现在您可能希望将整数包装到一个类中：

struct number {
    int x;
};

int main() {
    return number{2}.x+number{2}.x;
}

这增加了创建类实例和访问其成员的成本。编译器输出：

main:
        mov     eax, 4
        ret

+您可以使用以下命令，而不是直接使用内置operator+：

struct number {
    int x;
    number operator+(const number& other){
        return {x+ other.x};
    }
};

int main() {
    return (number{2}+number{2}).x;
}

这增加了呼叫运营商的成本。编译器输出：

main:
        mov     eax, 4
        ret

您使用静态方法的版本（修改最少）是这样的：

struct number {
    int x;
    static void add(number* a, number* b, number* dest) {
        dest->x = a->x + b->x;
    };
};

int main()
{
    number a{2};
    number b{2};
    number c{0};
    number::add(&a,&b,&c);
    return c.x;
}

这增加了调用者必须“准备”返回值的成本，因为它是一个外参数。它通过指针增加了间接成本。它增加了static使类膨胀的方法的成本。编译器输出：

main:
        mov     eax, 4
        ret

结论：不要做过早的优化。在上述所有费用中，您支付的所有费用都在您的代码中，并且对生成的程序集没有影响。编写可读且简单的代码，并将 mirco 优化留给编译器。如果您编写了正确的代码并对其进行了测量，并且您意识到存在瓶颈，那么您当然可以尝试改进该部分。但是，在做任何这些之前，尝试改进你number的最通用用例是徒劳的。编译器在这方面要好得多。

PS关于你的数字（4,608e-8 sec vs 2,318e-8 sec），我不得不承认我忽略了它们。e-8 秒太少了，不重要。此外，对于基准测试，您需要共享基准测试的确切代码、您使用的编译器和哪些选项的详细信息，并说明您正在运行它的硬件。坦率地说，没有这些细节，这些数字毫无意义。

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