优化循环 C++答案

【问题标题】：Optimizing For Loops C++优化循环 C++
【发布时间】：2018-01-03 02:16:02
【问题描述】：

我有一个小函数，它通过一个向量循环查找给定的动物并返回它的栖息地。我需要优化它，但我正在做我可以做的事情。我突然想到的三件事是size_t、i++，以及我正在循环一个向量的事实。我读到size_t 非常适合具有大索引的数组。我知道pre-increment 比post-increment 更好，因为它会更改原始值而不是创建临时值并递增。但是编译器通常会优化这个小的差异。最后，我想到的最后一件事是这个向量可能是未排序的，因此会降低性能。我正在考虑按动物的物种变量对向量进行排序，然后可能将其移植到BST 中进行搜索，因为时间复杂度为O(log(n))。这是我正在使用的代码：

string GetAnimalHabitat(vector<Animal> animals, string species)
{
    for (size_t i = 0; i < animals.size(); i++)
    {
        if (animals[i].species == species)

        {
            return animals[i].habitat;
        }
    }
    return "Animal not within records.";
}

有什么我可能遗漏的东西可以改进这个功能吗？任何提示都会很棒。谢谢！

【问题讨论】：

不要使用vector，使用map 或unordered_map。那么你根本不需要循环。对循环进行微优化不太可能给您带来比现在更好的性能。
考虑像size_t 和前后增量不值得你花时间。您需要考虑不同的数据结构。你考虑过std::map吗？
这个数据排序了吗？
啊，是的！一张地图。这完全掩盖了我的想法。这会让 WAY 更有意义。
@Jake Freeman 未知此向量是否已排序。

标签： c++ for-loop optimization vector

【解决方案1】：

std::map 肯定比在此处循环遍历矢量效果更好：

string GetAnimalHabitat(const map<string, string>& animals, const string& species)
{
    auto search = animals.find(species);
    if (search != animals.end())
        return search->second;
    return string("Animal not within records.");
}

但是，它需要先构建地图。但是构建一次就足够了，您只需要添加新的密钥对即可：

map<string, string> build_map(const vector<Animal>& animals)
{
    map<string, string> ret;
    for (const auto& x : animals)
        ret[x.species] = x.habitat;
    return ret;
}

【讨论】：

为什么不通过引用传递输入？
@PhotometricStereo 好建议。

【解决方案2】：

您可以做的一件事是通过执行以下操作来减少调用 .size() 方法的次数：

size_t vectorSize = animals.size();
for (size_t i = 0; i < vectorSize; i++)
{
    if (animals[i].species == species)

    {
        return animals[i].habitat;
    }
}

另一个小问题是将i++ 更改为++i。这样做的目的是避免每次递增时将i 的值存储在寄存器中。

【讨论】：

我非常怀疑当i 是int 并且递增是;s 之间的唯一操作时，任何现代编译器都不会将i++ 优化为++i >
比这两个更好的是切换到基于范围的 for 循环。
@DanielH 基于范围的 for 循环可能看起来更简洁一些，但我怀疑编译器会为其生成更高效的代码。
@MarkRansom 它不会做诸如多次调用size() 或以缓慢的方式增加迭代器之类的事情，这就是这个答案所讨论的全部内容。我同意这些都是相对较小的变化，切换到基于范围的 for 循环不会有很大的改进，但是当有差异时，我希望它们比非基于范围的选项略好。

【解决方案3】：

在高层次上，您希望在每次调用此函数时停止制作向量及其所有元素的完整副本。如果您需要优化，我假设向量很大，那么为什么不传递对 const 向量的引用呢？

其次，另一个问题是向量中有多少元素会匹配你的输入字符串？如果只是几个，那么扫描整个向量会加载大量内存，只是为了查看它以确定您不需要它。由于您在第一场比赛后返回，因此可以合理地认为每个物种最多有一个，在这种情况下，关联容器会更好。

一些延迟敏感的地方将数据划分为不同的组，因此不需要“过滤”。只看你关心的那组事情，然后只处理那些。

要考虑的另一件事是，字符串比较比整数比较慢得多。您可以将物种预先散列到类中，在循环之前对物种参数进行散列，然后比较散列。如果它们相等，则比较字符串以确保它是真正的匹配。

但我猜你的大部分时间都花在复制你的输入和输出上。

【讨论】：

【解决方案4】：

std::unordered_map 最有意义，因为顺序并不重要

string GetAnimalHabitat(const std::unordered_map<string, string>& animals, const string& species)
{
    auto search = animals.find(species);
    if (search != animals.end())
        return search->second;
    return string("Animal not within records.");
}

但是，它需要先构建地图。但是构建一次就足够了，您只需为其添加新的密钥对。请注意，第一次传入一个空的 unordered_map，然后传入一个新值向量和当前地图：

build_map(const std::vector<Animal>& animals, std::unordered_map<string_string> * ret)
{
    for (const auto& x : animals)
        ret[x.species] = x.habitat;
}

【讨论】：