优雅快速的运算符函数cpp

Question

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量 space 尽可能快地在两个对象（一个 class）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);
}

我考虑过两种选择：

使用实际操作员
使用将三个变量（包括目标）作为参数的静态函数

第一个可读性最好，但大规模使用它可能意味着需要大量 space，因为每隔运行就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。通过接受一个指向目的地的指针，从而重用存储 space。选项 2 读起来有点笨重，如果有更多的操作发生在另一个之后，代码可能很难理解。

我已经运行进行了一些速度和 space 测试。使用实际的运算符函数每个运行槽和 920kb 存储需要 4,6e-8 秒。 void占用2,3e-8和915kb.

有没有我遗漏的选项？如果不是，哪一个是存储 space、速度和可读性之间更好的权衡？

Answer 1

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它为什么很昂贵。

两个整数相加最简洁的是：

int main() {
    return 2+2;
}

Compiler output (gcc 9.2 with -O3):

main:
        mov     eax, 4
        ret

现在您可能希望将整数包装成 class:

struct number {
    int x;
};

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

这增加了创建 class 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 operator+:

而不是直接使用内置 +

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

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

这增加了呼叫接线员的费用。编译器输出：

main:
        mov     eax, 4
        ret

你的静态方法版本（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”return 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 方法的成本，使 class 膨胀。编译器输出：

main:
        mov     eax, 4
        ret

结论：不要进行过早的优化。在上面，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，并将微优化留给编译器。如果您编写了正确的代码并且对其进行了测量并且意识到存在瓶颈，那么您当然可以尝试改进该部分。但是，在执行任何操作之前，尝试针对最一般的用例改进 number 是徒劳的。编译器在这方面要好得多。

PS 关于您的数字（4,608e-8 秒对 2,318e-8 秒），我不得不承认我忽略了它们。 e-8 秒太少了，意义不大。此外，对于基准测试，您需要共享基准测试的确切代码、您使用的编译器和选项的详细信息，并说明您使用的是什么硬件运行。坦率地说，如果没有这些细节，数字就毫无意义。

优雅快速的运算符函数cpp

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