用于图像表示的 C++ 容器性能

Question

我正在开发一个需要将原始图像数据写入内存缓冲区的程序。目前我的实现如下所示：

std::unique_ptr<unsigned char[]> _Screen;
...
_Screen.reset(new unsigned char[width * height * 3]);
std::fill(_Screen.get(), _Screen.get() + (width * height), 0);
...
_Screen[(j * _ScreenWidth + i) * 3] = red;
_Screen[(j * _ScreenWidth + i) * 3 + 1] = green;
_Screen[(j * _ScreenWidth + i) * 3 + 2] = blue;

如果可能的话，我真的很想在这里使用一些 STL 容器。直到运行时我才知道屏幕的大小，所以std::array 出来了。应该可以使用std::vector<unsigned char> 重新定义屏幕，如下所示：

std::vector<unsigned char> _Screen
...
_Screen.resize(width * height * 3);

但我想知道元素访问是否会比使用 C 样式数组慢？ （我假设重新分配会更慢，但这对于这个应用程序来说是可以的）。

我还想知道做以下事情是否更有意义：

struct Pixel
{
    unsigned char red;
    unsigned char green;
    unsigned char blue;
};
...
std::vector<Pixel> _Screen;
...
_Screen.resize(width * height);
...
_Screen[(j * _ScreenWidth + i)].red = red;
_Screen[(j * _ScreenWidth + i)].green = green;
_Screen[(j * _ScreenWidth + i)].blue = blue;    

但我最终需要转换为 unsigned char 的单个数组，所以虽然这在我的计算过程中更好地代表了数据，但我不确定这会有多难。使用struct 方法会更慢吗？以后使用类似的方法转换为unsigned char 是否安全：

unsigned char *screen = reinterpret_cast<unsigned char *>(_Screen.data());

Answer 1

std::vector 基本上已经是一个 C 风格的数组，它只是管理块的分配。如果您初始化向量的大小，那么它会分配一次大小，然后您可以直接访问内部数组缓冲区并根据需要直接处理数据，或者您可以使用重载的括号运算符。最后，我不相信你会因为这样做而失去任何明显的表现。这取决于你觉得好看。

至于您的第二个问题，您最好还是坚持第一次迭代以避免并发症。但是，如果您的 Pixel 结构只是三个无符号字符，那么在内存方面它已经与 3 个 uchar 的数组具有相同的格式，因此几乎没有区别，您仍然可以逐个字符地遍历整个内存块并放入它回到图像中，反之亦然。