c++ - 在 C++ 中为代数结构矩阵使用类的开销

Question

我正在使用 C++ 编写一些复杂的 FFT 算法，因此我需要实现四元数和 Hamilton-Eisenstein 码等代数结构。算法适用于该结构的二维数组。将它们实现为类的开销是多少？换句话说，我应该创建包含四元数类的 [M][N] 维度的数组，还是应该创建 [M][N][4] 数组并将 [4] 数组用作四元数？使用类更方便，但是创建 M*N 类并访问它们的方法而不是只使用数组 - 这不会有太多开销吗？我正在为大型图像处理编写算法，所以性能对我来说很重要。

Answer 1

关于类的开销：除非您的类具有虚函数，否则使用类不会受到任何惩罚。

因此，例如，一个复变量数组可以写成：

std::complex<double> m[10][10];

但是，请注意 STL 集合类，因为它们倾向于使用动态分配并且有时会引入大量开销（即，我不会使用vector< vector<> >.

您可能想研究使用诸如Eigen之类的库来实现快速、优化的矩阵/向量类。

Answer 2

恕我直言，通过将它们实现为类来为您提供更好的服务，因为这将使您更快地编写代码且错误更少。如果这对您很重要，您应该进行测量以查看最佳性能，但还要确保实际上是此代码是性能瓶颈。（强制性Donald Knuth 引用：“过早的优化是万恶之源”）。

我想说，大多数编译器都会很好地为您优化代码。很多时候，我发现除了这些低级的东西之外，还有其他东西会产生影响，比如添加早期测试或最小化数据集等等。

对于四元数，您仍然可以在内部使用数组来实现该类（如果实际上更快），这应该使差异变得不那么重要。

例如，确保您可以在多核机器上并行运行您的算法，或者使用 SSE 指令进行实际计算，您可能会得到更好的服务。