Arrays vs. Vektoren in C: Wann ist Leistung wirklich wichtig?

Leistungsunterschiede zwischen Arrays und Vektoren in C

Bei der Arbeit mit C-Datenstrukturen sind viele Entwickler möglicherweise auf die Empfehlung gestoßen, die Verwendung von Arrays zu vermeiden , sogar als grundlegende Datenstruktur in der Sprache. In diesem Artikel werden die Auswirkungen dieses Vorschlags auf die Leistung untersucht, indem native C-Arrays mit Standardbibliothekscontainern, insbesondere std::vectors, verglichen werden.

Ein Problem bei C-Arrays besteht darin, sie dynamisch zu verwenden, da dies eine manuelle Speicherverwaltung erfordert. Das Behalten der Größe sowie das Löschen und Verwalten der Arrays kann den Code unnötig belasten. Darüber hinaus wird von der Verwendung von Arrays auf dem Stapel abgeraten, da keine Bereichsprüfung erfolgt und Größeninformationen verloren gehen, wenn sie als Zeiger übergeben werden. In diesen Fällen ist es besser, std::array zu verwenden, das ein C-Array in einer Klasse kapselt und so Größen- und Iterationsmöglichkeiten bietet.

Beim Vergleich von std::vectors mit nativen C-Arrays besteht jedoch eine Leistungslücke ist vernachlässigbar. Ein genauerer Blick auf den generierten Assembler-Code für grundlegende Indizierungs-, Dereferenzierungs- und Inkrementierungsoperationen zeigt, dass diese Aktionen auf Vektoren im Wesentlichen mit denen auf Arrays identisch sind. Diese Operationen beinhalten Speicherzugriff und Zeigermanipulation, die für beide Datenstrukturen auf die gleiche Weise durchgeführt werden.

Es ist erwähnenswert, dass die Zuweisung von Arrays mit neuen und Nicht-Klassenobjekten oder Klassen ohne einen benutzerdefinierten Konstruktor sinnvoll sein kann einige Leistungsvorteile gegenüber std::vectors. Dies liegt daran, dass std::vectors bei der Erstellung alle Elemente mit Standardwerten (z. B. 0 für Ganzzahlen) initialisiert. Wenn für Elemente keine Anfangswerte erforderlich sind, kann die direkte Verwendung von Arrays etwas effizienter sein. In den meisten Situationen sind die Leistungsunterschiede jedoch minimal.

Letztendlich hängt die Wahl zwischen Arrays und std::vectors von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Wenn eine dynamische Speicherzuweisung und manuelle Verwaltung erforderlich sind, bieten std::vectors einen bequemeren und sichereren Ansatz. Für statische Arrays ohne Bedarf an dynamischen Funktionen können native C-Arrays dennoch eine effiziente Option sein, insbesondere bei Nicht-Klassen-Objekten und Klassen ohne benutzerdefinierte Konstruktoren, die keine Anfangswerte erfordern.

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