c++ - 存储浮点数的最佳方法

Question

我有一个必须存储 4 个浮点数的类。将浮点数存储在数组中还是作为类的 4 个成员更有效？特别是结合 stl-containers 和参数传递。

Answer 1

不太可能有任何区别。两种类结构的内存布局将完全相同；因此，大多数生成的代码也将是相同的（因此，性能将是相同的）。

我可以看到这两个选项之间的唯一区别是，如果浮点数存储为数组，则可以对它们进行索引。根据您打算如何使用它们，这可能有用也可能没用。

Answer 2

这有强烈的过早优化的味道。相反，根据它们的目的有意义地命名浮动。它们是四个不相关的值吗？使它们成为单独的属性。它们是四个序列值吗？使它成为一个数组。如果有的话，实际性能差异应该可以忽略不计。

Answer 3

形式上它取决于编译器，但速度和大小应该相同。

用常量索引的全局数组对于编译器来说与全局变量完全相同：它们都只转换为内存中的静态地址。

以常量为索引的成员数组与成员变量完全相同：它们都转换为一个固定偏移量的地址this。

当然，g++（但很可能其他编译器也是）能够使用更大的寄存器将多个相邻变量的副本与单个内存操作合并。

然而问题是：浮点数在逻辑上是一个数组还是四个独立值？

换句话说，您是否需要变量v[i]在哪里？i如果你这样做了，那么使用四个成员会很烦人，因为它需要一个switch，如果你永远不需要它，那么使用v[0]而不是. 会很烦人x。

Answer 4

请考虑 C++ 常见问题解答中的这一警告：数组是邪恶的。最后一段：

为了解决这个问题，数组确实是邪恶的。如果您是 C++ 新手，您可能不会这么认为。但是在你编写了一大堆使用数组的代码之后（尤其是如果你让你的代码防泄漏和异常安全），你会学到——很难。或者你会通过相信那些已经做过类似事情的人来学习简单的方法。这是你的选择。

编辑：在看到@Eric 的评论后，我调查并发现了这个有见地的问题：在 C++ 中应该使用数组吗？. 那里的一些答案表明，将成员变量声明为固定大小的数组确实可以适当地使用 C++ 中的数组。

不过，一般来说，正如 C++ FAQ 所断言的，在 C++ 中应该谨慎使用数组。

Answer 5

您可以将浮点数存储在数组中并提供命名访问器。两全其美 ;）

struct Vector4f
{
    float a[4];
    float x() const { return a[0]; }
    float y() const { return a[1]; }
    float z() const { return a[2]; }
    float w() const { return a[3]; }
};

Answer 6

我在某处读到编译器倾向于有一个优化例程，它内联所有固定长度<= 4的迭代。从这个角度来看，你如何存储它们并不重要。您询问“参数传递”。在这种情况下，如果您想将它们全部一起传递给某个例程，那么将它们全部放在一个固定大小的数组中会更方便。如果将它们设为数组，则始终可以将一些 getter/setter 添加到整个数组和每个值中。

Answer 7

据我所知，访问数组中的 4 个浮点数比在类中声明的 4 个实例变量要快。

C++ 编译器为数组生成的代码使用索引寻址模式，这对于英特尔处理器来说更容易和更快。

很久以前，我一直在为 3D 图形开发 OpenGL。这些函数可以将顶点作为 x、y、z 值、顶点结构或具有 3 个成员的浮点数组。需要数组的函数比它们的对应函数更快。

速度还取决于您将执行哪种计算。

您没有提到太多关于设计或领域的信息，但还要检查将它们存储在数组或实例变量中是否更有意义。请记住，优化代码是以降低可读性和有时维护问题为代价的。