使用 int 而不是 size_t 索引访问向量元素是否会降低性能？答案

【问题标题】：Any performance reduction to use int instead of size_t index to access vector elements?使用 int 而不是 size_t 索引访问向量元素是否会降低性能？
【发布时间】：2016-03-08 02:53:54
【问题描述】：

如果我使用int索引访问一个向量元素，它会将整数转换为size_t，然后调用operator[](size_t)函数吗？有没有性能下降？

【问题讨论】：

个人资料并亲自查看:)
您可以测量并找出答案。
是什么让你想到了性能下降？
您可以自己比较generated code。当然它会转换它，v[0] 使用 int 显然可以。
在编译器允许 int 为负数的情况下，在 x86_64 上选择 int 与 size_t 会产生显着的本地性能成本（因为符号扩展是相对昂贵）。显着的局部性能差异可能是也可能不是可检测的全局性能差异。编译器何时检测到特定的int 不能为负数？根据我的经验（查看生成的代码），有时会比人类显而易见的时候少。

标签： c++ vector int size-t

【解决方案1】：

这取决于 - size_t 取决于平台。

另请参阅：What's the difference between size_t and int in C++?

【讨论】：

@erip，你在问什么？
int类型的大小也取决于平台。这个答案具有误导性。
@mabraham - 如何误导？
@LeonardoHerrera 这个问题指的是 int 和 size_t。标准允许两者具有由实现确定的大小，因此决定使用其中任何一个来索引向量的结果取决于实现。答案只承认 size_t 取决于平台。
我不知道为什么今天我的阅读中突然出现这个问题，但它把我送到了兔子洞。我仍然认为这个答案没有误导性，它回答了“使用int 访问向量元素是否会降低性能？”这个问题。答案仍然是“取决于”，因为size_t 是平台相关的并且不保证是无符号整数！

【解决方案2】：

int 和size_t 的主要区别在于int 是有符号的，而size_t 是无符号的。此外，两者的大小可能不同，因为这两种类型都是特定于平台且相互独立的。

当两个大小相同时，从int 到size_t 的转换是空操作，因此不会影响性能。

当大小不同时，编译器足够聪明，可以将int 索引的部分或扩展值传递给operator []，以获取size_t，几乎没有开销，因为缩小大小需要部分加载，同时扩展size 需要为上部加载零。但是请注意，为扩展值的上部写入零并不是附加操作，因为它替换从size_t 类型的索引复制上部。

因此，答案是否定的，您不会看到任何性能差异。

【讨论】：

我的分析结果与您的分析相矛盾。这不是最新的编译器，所以也许对未定义行为的一些优化已经改进以修复这种效果。缺少这一点，编译器在许多情况下允许负 int，因此它是符号扩展而不是零扩展，并且在 x86_64 中，符号扩展的效率可能比零扩展低得多。
@JSF 请分享您的基准。众所周知，如此微小的差异很难进行基准测试，因为时间主要取决于对向量的实际访问，这取决于硬件缓存的性能。
抱歉，所有分析都是属于我雇主的代码。我不能分享任何源代码，所以基准测试结果将毫无意义。几乎我所有的基准测试结果如您所料，主要是目标数据上的缓存未命中，因此生成代码中的各种 asm 代码差异都具有零影响。只有将所有这些放在一边，只查看生成的代码很重要的情况，我发现符号扩展操作很重要。
根据分析结果，我们使用unsigned 作为索引的数据类型，而不是int 或size_t。我们的代码比编译器可以安全地决定零扩展int 的典型代码少得多。我们的代码没有任何包含超过2**31 元素的容器。（超过2**32 字节很常见，但超过2**31 元素还需要数年时间才能实现）。在一些模糊的情况下，需要调整使用unsigned 作为索引以避免比size_t 慢。但在更多情况下，unsigned 会更快一些，而且这些情况相加。