为什么迭代'std::vector”比'std::array”更快？

命运逆转：迭代 std::vector 优于 std::array

与最初的假设相反，最近的基准测试显示迭代 std::vector 比迭代 std::array 快得多。这与之前关于数组提供卓越迭代性能的信念相矛盾。

为了确保准确性，基准测试采用了多项改进：

• 强制结果消耗：非简单循环用于防止编译器优化消除循环。
• 使用 -O3 优化： 使用最高优化级别编译代码以最大化性能。
• 隔离循环测量： std::chrono 仅用于测量迭代时间，不包括变量初始化。

std::array 和 std::vector 的测量时间如下如下：

std::array: 99.554109 milliseconds
std::vector: 30.734491 milliseconds

探究原因

std::vector 令人惊讶的速度优势可以归因于内存分页。该数组存储在全局范围内，最初驻留在可执行文件的 .bss 部分中，并且不会被分页到进程地址空间中。相比之下，std::vector 在创建期间被分配并填零，导致其内存页面存在于内存中。

解决问题

至为了公平竞争，人们可以在迭代之前显式初始化数组或将其页面放入内存。这里有一个修改，使数组迭代时间与 std::vector:

<code class="cpp">std::fill_n(v.data(), n, 1);</code>

或者，mlock() 函数可用于在 Linux 系统上强制将数组页放入内存。

这一调整表明 std::array 和 std::vector 之间的性能差异主要源于它们的内存管理策略，凸显了内存访问模式对程序性能的重要性。

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