bitset 比 bool 数组快吗？答案

【问题标题】：Is bitset faster than an array of bools?bitset 比 bool 数组快吗？
【发布时间】：2016-08-07 09:04:13
【问题描述】：

C++ 提供bitset 来存储位。根据参考，该类模拟bool 元素的数组，但针对空间分配进行了优化。在哪些情况下，应该优先选择一个？

【问题讨论】：

为什么不写一些代码来获取性能统计数据？
好问题。您应该使用这两种实现来衡量您的问题。
@juanchopanza：你是对的，问题应该是：我什么时候应该更喜欢其中一个。我会编辑
@AmiTavory：这是一个普遍的问题。我今天听说了这个我不知道的课程，我想扩展我的工具箱。如果一种实现与另一种有很大不同，我想知道。

标签： c++

【解决方案1】：

正确的做法是进行测量。

不过，我记得，关于位集的文档总是说位集不能保证是真正的位，它只是对编译器的建议和位操作的方便语法。

在嵌入式系统编译器中，许多人使用真正的位集，因为在此类程序中使用位是真正的必要条件。

至于速度，相反的情况更合理——通过索引使用数组更简单。使用位需要更多的数学运算，才能访问正确的字，然后访问正确的位。

【讨论】：

虽然“位移意味着额外的工作，所以它必须更慢！”听起来很合理，在实践中，额外的成本是两个额外的班次和两个和（最多）。这在现代 CPU 上大约是 2 个周期。但是您只是将内存压力增加了八倍，这可能会对性能产生更多更大的影响。所以到目前为止还没有那么明确。

【解决方案2】：

我有同样的问题，所以我做了一个搜索序列的基准。因为 bitset 没有迭代器，所以我不得不为 bitset 创建一个“std::search”替代方案。

c-lang 8.0 结果：

64 bits => bitset 1.2 times slower than array
128 bits => bitset 1.4 times slower than array
1024 bits => bitset 1.5 times slower than array
4096 bits => bitset 1.5 times slower than array

gcc 9.1 结果：

64 bits => bitset 1.6 times faster than array
128 bits => bitset 1.5 times faster than array
1024 bits => bitset 1.4 times faster than array
4096 bits => bitset 1.4 times faster than array

总的意外结果。

基准测试可以在这里运行http://quick-bench.com/-er6qDrx0dPmJ0rGnJ9t3EpLoMM

2020-09 年更新

使用 Clang 10.0 和 GCC 10.1，在这两种情况下，bool 数组都比 bitset 快。

【讨论】：

【解决方案3】：

您需要对您的用例进行基准测试。

bitset<N> 的传统实现是使用每元素位和array<bool, N> -- 每元素字节，因此前者具有更高的更改以适应 L1d..LLd，因此对于临界大小可能更快位掩码，至少在执行串行访问时
bitset<N> 做了更多的数学运算，因此在某些访问模式（高度随机）下可能会更慢
同时访问时，array<bool, N> 每个元素的争用会更少，因此性能很大程度上取决于访问模式。

追加2020.09

我经常直接使用uint64_t-s 和编译器内在函数来扫描/计数。它击败了 OP 就可以使用它的用例询问的两种替代方案（好吧，用于跟踪多达 64 个东西）。

【讨论】：