C 中的数组与向量：性能何时真正重要？

C 中数组和向量之间的性能差异

在使用 C 数据结构时，许多开发人员可能遇到过避免使用数组的建议，甚至作为该语言的基本数据结构。本文通过将本机 C 数组与标准库容器（特别是 std::vectors）进行比较，探讨了此建议的性能影响。

C 数组的一个问题是动态使用它们时，因为这需要手动内存管理。跟踪大小、删除和管理数组可能会给代码增加不必要的开销。此外，不鼓励在堆栈上使用数组，因为缺乏范围检查并且在作为指针传递时会丢失大小信息。对于这些情况，最好使用 std::array，它将 C 数组封装在类中，提供大小和迭代功能。

但是，当将 std::vector 与原生 C 数组进行比较时，性能差距可以忽略不计。仔细观察生成的基本索引、取消引用和增量操作的汇编代码就会发现，向量上的这些操作本质上与数组上的操作相同。这些操作涉及内存访问和指针操作，这两种数据结构的执行方式相同。

值得注意的是，使用新的非类对象或没有用户定义构造函数的类分配数组可以提供与 std::vector 相比有一些性能优势。这是因为 std::vectors 在构造时将所有元素初始化为默认值（例如整数为 0）。如果元素不需要初始值，直接使用数组可能会稍微更有效。但是，在大多数情况下，性能差异很小。

最终，数组和 std::vector 之间的选择取决于应用程序的具体要求。如果需要动态内存分配和手动管理，std::vectors 提供了一种更方便、更安全的方法。对于不需要动态功能的静态数组，原生 C 数组仍然是一个有效的选择，特别是对于非类对象和没有不需要初始值的用户定义构造函数的类。

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