STL 替代方案答案

【问题标题】：STL AlternativeSTL 替代方案
【发布时间】：2010-09-10 08:49:57
【问题描述】：

我真的很讨厌使用 STL 容器，因为它们会使我的代码的调试版本运行得非常缓慢。其他人使用什么来代替 STL 以进行调试构建具有合理的性能？

我是一名游戏程序员，这在我从事的许多项目中一直存在问题。使用 STL 容器处理所有内容时，很难达到 60 fps。

我的大部分工作都使用 MSVC。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

EASTL 是一种可能性，但仍不完美。 Electronic Arts 的 Paul Pedriana 对各种 STL 实现在游戏应用程序中的性能进行了调查，其摘要可在此处找到： http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2271.html

其中一些调整正在审核中以纳入 C++ 标准。

请注意，即使 EASTL 也不会针对未优化的情况进行优化。前段时间我有一个 excel 文件，但我想我已经把它弄丢了，但要访问它是这样的：

       debug   release
STL      100        10
EASTL     10         3
array[i]   3         1

我取得的最大成功是滚动自己的容器。您可以将它们降低到接近数组 [x] 的性能。

【讨论】：

好吧，如果我可以再添加一个 +1，我会的。链接open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2271.html 非常有启发性。
假设数组是在堆上分配的，范围检查被禁用\编译器设置为优化，我不相信 C 数组的访问时间比 std::vector 快。

【解决方案2】：

我的经验是，设计良好的 STL 代码在调试版本中运行缓慢，因为优化器已关闭。 STL 容器向构造函数和 operator= 发出大量调用（如果它们是轻量级的）在发布版本中被内联/删除。

此外，Visual C++ 2005 及更高版本在发布和调试版本中都启用了 STL 检查。对于重 STL 的软件来说，它是一个巨大的性能消耗者。可以通过为所有编译单元定义 _SECURE_SCL=0 来禁用它。请注意，在不同的编译单元中具有不同的 _SECURE_SCL 状态几乎肯定会导致灾难。

您可以在关闭检查的情况下创建第三个构建配置，并使用它来调试性能。不过，我建议您保留调试配置并进行检查，因为捕获错误的数组索引和类似的东西非常有帮助。

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您正在运行视觉工作室，您可能需要考虑以下几点：

#define _SECURE_SCL 0
#define _HAS_ITERATOR_DEBUGGING 0

这只是针对迭代器，您执行的是什么类型的 STL 操作？你可能想看看优化你的内存操作；即，使用 resize() 一次插入多个元素，而不是使用 pop/push 一次插入一个元素。

【讨论】：

这些常量应该是不言自明的吗？他们是做什么的？

【解决方案4】：

对于大型、性能关键的应用程序，构建自己的容器专门为您的需求量身定制可能值得花时间投资。

我在这里谈论的是真正的游戏开发。

【讨论】：

是的，这实际上是我为所有我没有继承代码的游戏所做的。而且由于您控制分配器，这可能是最好的答案。我只是希望能做得更好！

【解决方案5】：

我敢打赌，您的 STL 使用经过检查的实现进行调试。这可能是一件好事，因为它会捕获迭代器溢出等。如果这对您来说是个大问题，可能有一个编译器开关可以将其关闭。检查您的文档。

【讨论】：

【解决方案6】：

如果您使用的是 Visual C++，那么您应该看看这个：

http://channel9.msdn.com/shows/Going+Deep/STL-Iterator-Debugging-and-Secure-SCL/

以及该页面的链接，其中涵盖了 MS/Dinkware STL 所做的所有调试模式检查的各种成本和选项。

如果您要问这样一个依赖于平台的问题，最好也提及您的平台...

【讨论】：

【解决方案7】：

查看EASTL。

【讨论】：

我不认为 EASTL 对公众开放。但是该文档涵盖了当前 STL 实现的许多问题。

【解决方案8】：

MSVC 在调试版本中使用了一个非常重量级的检查迭代器实现，其他人已经讨论过，所以我不会重复它（但从那里开始）

您可能感兴趣的另一件事是，您的“调试构建”和“发布构建”可能涉及更改（至少）4 个只是松散相关的设置。

生成 .pdb 文件（cl /Zi 和链接 /DEBUG），它允许符号调试。您可能希望将 /OPT:ref 添加到链接器选项；链接器在不创建 .pdb 文件时会删除未引用的函数，但在 /DEBUG 模式下它会保留所有函数（因为调试符号会引用它们），除非您明确添加。
使用 C 运行时库的调试版本（可能是 MSVCR*D.dll，但这取决于您使用的运行时）。这归结为 /MT 或 /MTd（或其他如果不使用 dll 运行时）
关闭编译器优化 (/Od)
设置预处理器#defines DEBUG 或 NDEBUG

这些可以独立切换。第一个在运行时性能上没有任何成本，尽管它增加了大小。第二个让一些函数更昂贵，但对 malloc 和 free 的影响巨大；调试运行时版本小心地用值“毒化”它们接触的内存，以清除未初始化的数据错误。我相信通过 MSVCP* STL 实现，它还消除了通常完成的所有分配池，因此泄漏准确地显示了您认为的块，而不是它一直在分配的更大的内存块；这意味着它会在更慢的情况下对 malloc 进行更多调用。第三;好吧，那个人做了很多事情（this question 对此主题进行了很好的讨论）。不幸的是，如果您希望单步运行顺利，则需要它。第四个以各种方式影响许多库，但最值得注意的是它编译或消除了 assert() 和朋友。

因此，您可能会考虑使用这些选择的较少组合进行构建。我大量使用具有符号（/Zi 和链接/DEBUG）和断言（/DDEBUG）的构建，但仍然优化（/O1 或 /O2 或您使用的任何标志）但堆栈帧指针保留用于清除回溯 (/Oy-) 并使用正常的运行时库 (/MT)。这执行接近我的发布版本并且是半可调试的（回溯很好，单步执行在源代码级别有点古怪；组装级别当然可以正常工作）。你可以有很多你想要的配置；只需克隆您的第一个版本并打开调试的任何部分似乎有用。

【讨论】：

【解决方案9】：

对不起，我不能发表评论，所以这里是一个答案：EASTL 现在在 github 上可用：https://github.com/paulhodge/EASTL

【讨论】：

【解决方案10】：

Ultimate++ 有自己的一组容器 - 不确定您是否可以将它们与库的其余部分分开使用：http://www.ultimatepp.org/

【讨论】：

【解决方案11】：

ACE library 呢？它是一个开源的面向对象的并发通信软件框架，但它也有一些容器类。

【讨论】：

套用 jwz 的话说：如果您认为“我知道，我会使用 ACE”，那么您现在有两个问题（请参阅 regex.info/blog/2006-09-15/247）

【解决方案12】：

在 C++ 中使用面向对象的设计模式检查数据结构和算法布鲁诺·普雷斯 http://www.brpreiss.com/

【讨论】：

【解决方案13】：

Qt 用不同的接口重新实现了大多数 c++ 标准库的东西。它看起来不错，但对于商业许可版本来说可能很昂贵。

编辑：Qt 已经在LGPL 下发布，这通常可以在商业产品中使用它而无需商业版本（仍然存在）。

【讨论】：

【解决方案14】：

STL 容器不应在调试或其他任何地方运行“非常缓慢”。也许你在滥用它们。您在调试时没有针对 ElectricFence 或 Valgrind 之类的东西运行，是吗？它们会减慢执行大量分配的任何操作。

所有容器都可以使用自定义分配器，有些人使用它来提高性能 - 但我自己从来不需要使用它们。

【讨论】：

您显然从未使用 STL 编写过游戏。问题不在于游戏算法，而在于 stl 开销。当 stl 未优化时，它会调用 100 个函数，而它会完全内联，并且开销会降低游戏的帧速率。
我用 STL 写过几款游戏，但可能和你的规模不一样；我还没有发现这是一个问题（但想象一下这是可能的）

【解决方案15】：

还有 ETL https://www.etlcpp.com/。该库专门针对时间关键（确定性）应用程序

来自网页：

ETL 并非旨在完全取代 STL，而是补充它。其设计目标涵盖四个主要领域。

创建一组容器，其中大小或最大大小在编译时确定。这些容器应在很大程度上等同于 STL 中提供的那些，具有兼容的 API。

与 C++ 03 兼容，但要实现尽可能多的 C++ 11 新增功能。

具有确定性行为。

添加标准库中不存在的其他有用组件。

嵌入式模板库专为低资源而设计嵌入式应用程序。它定义了一组容器、算法和实用程序，其中一些模拟 STL 的某些部分。没有动态内存分配。该库不使用堆。全部容器（侵入式除外）具有固定容量，允许所有内存分配在编译时确定。图书馆是适用于任何支持 C++03 的编译器。

【讨论】：