单个对象数组或多个数据属性数组哪个更快？ [关闭]

Posted 2023-02-16

【中文标题】单个对象数组或多个数据属性数组哪个更快？ [关闭]

【英文标题】：which is faster, a single array of object, or multiple array of data attributes? [closed]

【发布时间】：2014-03-04 10:28:18

【问题描述】：

这是一个简化的例子。请注意，我选择了简单类型，但在应用程序中我可能有更多属性

struct object

    float a, b;
    int c;
;
vector<object> objects;

或

vector<float> a, b;
vector<int> c;

在您至少访问每个属性一次的游戏应用程序中，性能可能会有所不同。无论如何，游戏循环都会贯穿整个索引。

我知道第一个示例更方便（使用单个结构组织代码要容易得多）并且它可能取决于应用程序的实际操作，但第二个示例不是对缓存更友好吗？

我知道一开始使用 Knuth 过早优化的东西不是制作应用程序的正确方法，但我想知道...我在 gamedev 幻灯片中读过一次，我想知道是否是真是假，为什么。

【问题讨论】：

我认为确定您的具体情况的唯一方法是针对您的具体情况进行测试。

第二个在只访问每个对象的一个​​（或多个）成员的循环中对缓存更友好。如果“您至少访问每个属性一次”，那么第一个可能更有效，也更方便。

【参考方案1】：

“视情况而定！”

真的，对于所有问题，不仅一个最佳数据分布，否则编译器和编程语言将围绕它构建。

这取决于大部分时间花在计算上的算法。

因此，结构数组对缓存更友好/对页面未命中更友好； struct-of-arrays 更适合 SSE/AVX SIMD 优化，具有更好的内存通道利用率（例如 CUDA）。

我的首选方法是开始使用对象数组，并且只使用接口（getter/setter）。比尝试优化使对象成为底层数组的接口，以防我有证据表明我错过了一些重要的分析优化。

记住...“早期优化对所有编程都是有害的”;)

【讨论】：

+1 表示“早期优化是邪恶的......”

【参考方案2】：

在我看来，最好只有一个类对象向量而不是其数据成员的三个向量。在最后一种情况下，所有操作都重复了三遍，包括内存分配/释放。

Mpreover 在最后一种情况下存在逻辑不一致，因为这三个向量没有与对象连接。您将无法找到包含这些属性的对象。

【讨论】：

问题是我的访问模式可能非常复杂，它包括物理，库中的其他对象，所以我可能不会只访问这些东西一次，我可能会访问它们来计算平均值，或者访问附近物理对象。例如，在 box2d 中，fixture 和 body 似乎是以不同的方式分配的，而 fixture 实际上属于一个 body

【参考方案3】：

由于数据局部性和缓存更友好，一个对象向量可能会表现得更好，但最好通过实际分析您的使用场景来确定，这尤其取决于您的访问模式。

【参考方案4】：

如果 a、b、c 是相关的并且可能会一起读取，则结构对缓存更友好。

但是将所有相同的数据类型按顺序放在内存中的打包具有可能是（自动）矢量化的优点。

无论如何，一些需要深入研究的相关问题是：

Which is most cache friendly? Structure of arrays and array of structures - performance difference Layout in memory of a struct. struct of arrays and array of structs in C/C++ Structure of Arrays vs Array of Structures in cuda