将 std::vector<int> 的每个值重置为 0 的最快方法

Posted 2023-02-18

【中文标题】将 std::vector<int> 的每个值重置为 0 的最快方法

【英文标题】：Fastest way to reset every value of std::vector<int> to 0

【发布时间】：2012-02-09 12:55:40

【问题描述】：

将std::vector<int> 的每个值重置为 0 并保持向量初始大小的最快方法是什么？

带有 [] 运算符的 for 循环？

【问题讨论】：

std::fill

“最快”的性能？还是最容易实施/维护？

【参考方案1】：

std::fill(v.begin(), v.end(), 0);

【讨论】：

查看汇编输出，gcc 实际上将这个循环展开为使用 mmx 寄存器一次转储 16 个字节，直到接近结束。我会说这非常快。 memset 版本跳转到 memset，我猜它的速度差不多。我会用你的方法。

但是，跳转到 memset 是一条指令，所以使用它会导致二进制文件更小。

这不是 OP 所要求的，但在我的机器上，简单地将你的向量重新分配给一个相同大小的新向量 (v = std::vector<int>(vec_size,0)) 似乎比 fill 稍快

这是最惯用的做法，比使用assign更惯用。

是否将它分配给一个新的向量做堆分配？然后丢弃现有向量的分配？我可以看到它比 memset 等人慢

【参考方案2】：

当您询问最快时，一如既往：测量！使用上述方法（在 Mac 上使用 Clang）：

Method      |  executable size  |  Time Taken (in sec) |
            |  -O0    |  -O3    |  -O0      |  -O3     |  
------------|---------|---------|-----------|----------|
1. memset   | 17 kB   | 8.6 kB  | 0.125     | 0.124    |
2. fill     | 19 kB   | 8.6 kB  | 13.4      | 0.124    |
3. manual   | 19 kB   | 8.6 kB  | 14.5      | 0.124    |
4. assign   | 24 kB   | 9.0 kB  | 1.9       | 0.591    |

在 10000 个整数的向量上使用 100000 次迭代。

编辑：如果更改此数字可能会更改结果时间，您可以一些相信人工基准测试没有这样做（不如检查最终汇编代码）完全被优化掉了。当然，最好在真实条件下弄乱性能。 结束编辑

参考使用的代码：

#include <vector>

#define TEST_METHOD 1
const size_t TEST_ITERATIONS = 100000;
const size_t TEST_ARRAY_SIZE = 10000;

int main(int argc, char** argv) 

   std::vector<int> v(TEST_ARRAY_SIZE, 0);

   for(size_t i = 0; i < TEST_ITERATIONS; ++i) 
   #if TEST_METHOD == 1 
      memset(&v[0], 0, v.size() * sizeof v[0]);
   #elif TEST_METHOD == 2
      std::fill(v.begin(), v.end(), 0);
   #elif TEST_METHOD == 3
      for (std::vector<int>::iterator it=v.begin(), end=v.end(); it!=end; ++it) 
         *it = 0;
      
   #elif TEST_METHOD == 4
      v.assign(v.size(),0);
   #endif
   

   return EXIT_SUCCESS;

结论：使用std::fill（因为，正如其他人所说的最惯用的）！

【讨论】：

+1。这个特定的基准测试不是决定性的，但这一点是绝对正确的，您应该编写替代方案的性能测试，因为它们实际上将被使用。如果没有性能差异，则使用最简单的来源。

"... 没有定论 ..." IMO 这种不确定性本身已经是进行基准测试的一个好点，优化器通常已经在这种情况下做得很好OP询问。我会将您的最后一句话修改为“如果没有显着性能差异......”

UPDATE 使用 Nonius 进行基准测试：clang3.6-libc++-c++1y-O3、gcc4.9-c++1y-O3 和 gcc5-c++1y-O3 - TL;DR：assign 是较慢，除了libc++ 上的小容量。代码coliru/paste

另外，哇，如果您关心没有优化的速度（如果您在“调试”模式下部署，这可能是合理的，某些团队会这样做），fill 看起来很糟糕。在这个测试中它慢了 两个数量级。

@KyleStrand：并不是 fill 很糟糕，它是一个模板，代码是在翻译单元中使用 -O0 生成的。当你使用 memset 时，你使用的是用 -O3 编译的 libc 代码（即使你用 -O0 编译你的代码）。如果您关心调试速度并使用模板，则必须在使用 -O3 编译的单独文件中使用显式模板实例化

【参考方案3】：

assign 成员函数怎么样？

some_vector.assign(some_vector.size(), 0);

【讨论】：

OP 想要重置现有值，但是当想要调整 和 重置值时，您的答案会更好。谢谢！

【参考方案4】：

如果它只是一个整数向量，我会先尝试：

memset(&my_vector[0], 0, my_vector.size() * sizeof my_vector[0]);

它不是很 C++，所以我相信有人会提供正确的方法来做到这一点。 :)

【讨论】：

由于标准 (2003 TC1) 保证 std::vector 在内存中是连续的，这应该没问题。如果您的 c++ 库不符合 2003 TC1，请不要使用它。

@Mario：我不会发布这个，除非这是真的并且假设是众所周知的，当然。 :) 但是谢谢。

我检查了组件。 ::std::fill 方法扩展为非常快的东西，虽然在代码方面有点臃肿，因为它都是内联的。不过我还是会使用它，因为它更易于阅读。

你最好添加检查向量是否为空，在这种情况下什么都不做。为空向量计算 &buf[0] 可以在 STL 代码中生成断言。

【参考方案5】：

我有同样的问题，但vector<bool> 很短（afaik 标准允许在内部以不同的方式实现它，而不仅仅是一个连续的布尔元素数组）。因此，我重复了 Fabio Fracassi 稍作修改的测试。结果如下（次，以秒为单位）：

            -O0       -O3
         --------  --------
memset     0.666     1.045
fill      19.357     1.066
iterator  67.368     1.043
assign    17.975     0.530
for i     22.610     1.004

显然对于这些尺寸，vector<bool>::assign() 更快。用于测试的代码：

#include <vector>
#include <cstring>
#include <cstdlib>

#define TEST_METHOD 5
const size_t TEST_ITERATIONS = 34359738;
const size_t TEST_ARRAY_SIZE = 200;

using namespace std;

int main(int argc, char** argv) 

    std::vector<int> v(TEST_ARRAY_SIZE, 0);

    for(size_t i = 0; i < TEST_ITERATIONS; ++i) 
#if TEST_METHOD == 1
        memset(&v[0], false, v.size() * sizeof v[0]);
#elif TEST_METHOD == 2
        std::fill(v.begin(), v.end(), false);
   #elif TEST_METHOD == 3
        for (std::vector<int>::iterator it=v.begin(), end=v.end(); it!=end; ++it) 
            *it = 0;
        
   #elif TEST_METHOD == 4
      v.assign(v.size(),false);
   #elif TEST_METHOD == 5
      for (size_t i = 0; i < TEST_ARRAY_SIZE; i++) 
          v[i] = false;
      
#endif
    

    return EXIT_SUCCESS;

我在 Ubuntu 17.10 上使用了 GCC 7.2.0 编译器。编译命令行：

g++ -std=c++11 -O0 main.cpp
g++ -std=c++11 -O3 main.cpp

【参考方案6】：

试试

std::fill

还有

std::size siz = vec.size();
//no memory allocating
vec.resize(0);
vec.resize(siz, 0);

【讨论】：

调整大小非常好

我对@9​​87654323@进行了计时，发现使用-O3它的性能与memset相同。