C++11：我应该使用 valarray 还是 vector 进行数值计算

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++11：我应该使用 valarray 还是 vector 进行数值计算

【英文标题】：C++11: should I use valarray or vector for numerical computing

【发布时间】：2017-04-24 07:37:11

【问题描述】：

vector vs valarray 的问题已经被问到here。 我的问题专门针对 C++11 的情况。我一直在阅读"A Tour of C++" 和"The C++ Programming Language"。这两本书均由 Bjarne Stroustrup 撰写。在第一本书中，作者解释说，std::valarray 应该是数值计算的首选（第 12 章）。但是在第二本书的第 29 章中，作者根据 std::vector 实现了一个 Matrix 类。

另外，通过做一些googling，似乎在性能方面，std::vector 与动态分配的“原始数组”一样快。

那么在 C++11 的上下文中，数值计算应该首选哪个容器？

我对此的看法是，因为std::vector 使用operator[] 提供对其内容的快速访问（它返回对数据的引用而不进行边界检查）并且使用std::vector 也更安全在动态分配的数组上，std::vector 应该是首选。 此外，从 C++11 开始：

std::vector 使用 std::vector::data() 提供对基础数据的直接访问 std::vector 可以使用std::vector::shrink_to_fit() 调整大小以使用更少的内存

【问题讨论】：

你为什么不测量和验证哪个会更快。在现代 C++ 世界中，std::vector 应该用作默认容器，除非我们有理由不这样做。

【参考方案1】：

valarray 有很好的functionality，您可以轻松地逐元素应用数学函数，并且您具有更好的切片能力。你可以例如做v3 = sin(v2 + v1*3)

不过，如果你真的想做科学计算，可以考虑使用 Eigen 之类的库

【讨论】：

我知道 Eigen、Armadillo、MTL4 以及许多其他矩阵库。这些库的问题之一是它们的源代码是完全不透明的（换句话说，作为一个学习工具很难，或者如果我想自己改变一些东西）。我的问题也更多是基于概念的。我的理解是 std::valarray 是“未完成的事业”