std::optional<T> 的开销？

Posted 2023-02-18

【中文标题】std::optional<T> 的开销？

【英文标题】：Overhead of std::optional<T>?

【发布时间】：2014-06-24 17:57:26

【问题描述】：

现在std::experimental::optional 已被接受（或即将被接受），我想知道当以下运算符获取内部值时，会产生什么开销和对程序集的影响：

->
*
value
value_or

与没有std::optional 的情况相比。它对于计算密集型程序可能特别重要。

例如，与 std::vector<double> 相比，std::vector<std::experimental::optional<double>> 上的操作开销的数量级是多少？

【问题讨论】：

你需要更精确的测试用例才能判断。开销可以从可以忽略不计到 10 倍（防止矢量化和其他优化）。但是你不会用同样的方式使用它们，一个有额外的功能，所以它是比较苹果和橘子。

【参考方案1】：

除了其他答案之外，您还应该考虑std::optional 需要额外的内存。

通常它不仅仅是一个额外的字节，而是（至少对于“小”类型）由于填充而导致的 2x 空间开销。

也许 RAM 不是问题，但这也意味着缓存中可用的值更少。

如果特定知识允许使用哨兵值，可能是更好的选择（可能以markable 的形式保持类型安全）。

一个有趣的阅读是：Boost optional - Performance considerations

【参考方案2】：

-> 和 * 应该有零开销。value 和 value_or 应该有一个分支的开销：if(active) 此外，复制/移动构造函数、复制/移动赋值、swap、emplace、operator==、operator< 和析构函数也应该有一个分支的开销。 然而，一组开销是如此之小，以至于可能甚至无法测量。说真的，写漂亮的代码，不要担心这里的性能。使代码漂亮的可能性会导致它运行得比你试图让它更快的速度更快。违反直觉，但无论如何都要这样做。

在某些情况下开销变得明显，例如对大量optionals 进行排序。在这些情况下，有四种情况， (A) 所有已知的选项都提前为空，在这种情况下，为什么要排序？ (B) 某些可选选项可能处于活动状态，也可能不处于活动状态，在这种情况下，开销是必需的，并且没有更好的方法。 (C) 所有选项都提前知道有值，并且您不需要排序数据，在这种情况下，使用零开销运算符制作副本使用原始类型的数据而不是optional，然后对那个进行排序。 (D) 已知所有选项都提前具有值，但您需要就地排序数据。在这种情况下，optional 增加了不必要的开销，最简单的解决方法是执行步骤 C，然后使用无开销运算符将数据移回 。

【讨论】：

“不过，一班的开销太小了，可能甚至无法测量” 嗯？在一个紧密的循环中，它肯定会对性能产生影响。 ***.com/q/11227809/420683

例如比较 coliru.stacked-crooked.com/a/33db47995d378111 和 T == int。 （我猜这甚至不应该是分支错误预测效应。）

@dyp：是的，它确实对性能有影响，但在大多数实际代码中，这种影响在噪音中消失了。在人为的情况下，它可以非常清楚地显示（如您展示的示例），但我相信受此严重影响的现实世界代码的数量可能很少。另一方面，我相信微优化确实会对实际代码产生严重的性能影响。

我同意这可能在很大程度上取决于实际程序和上下文（这几乎就是 Marc Glisse 所说的，我猜）。但是OP要求std::vector<double>，所以我认为对ints或doubles的大向量进行排序可能是一个合理的场景。

对于未选中的版本，与其重写自定义排序，不如包装迭代器更简单。