嵌套向量的缺点是什么？

Question

我仍然是C ++的新手，还有很多东西需要学习，但我最近变得非常依赖的东西是使用嵌套（多维）向量。所以我通常会得到这样的结论：

std::vector<std::vector<std::string> > table;

然后我可以轻松访问这样的元素：

std::string data = table[3][5];

然而，最近我得到的印象是，使用单维向量然后只使用＆＃34;索引算法＆＃34;会更好（在性能方面）。相应地访问元素。我认为这种性能影响对于更大或更高维度的向量非常重要，但我老实说它并不知道，到目前为止还没有找到关于它的大量信息。

虽然直觉上，单个向量比高维向量具有更好的性能是有道理的，但老实说，我不明白其实际原因。此外，如果我只是使用单维向量，我将失去用于访问多维元素的直观语法。所以这是我的问题：

为什么多维向量效率低下？如果我只使用一维向量（以表示更高维度的数据），那么访问其元素的最佳，最直观的方法是什么？

Answer 1

这取决于具体条件。当嵌套版本是真正的2D表格（即所有行的长度相等）时，我将讨论这种情况。

一维矢量通常在每种使用模式上都会更快。或者，至少，它不会比嵌套版本慢。

嵌套版本可以被认为更糟糕，因为：

• 它需要分配行数，而不是一行。
• 访问一个元素需要额外的间接，所以它更慢（额外的间接通常比1D情况下所需的乘法慢）
• 如果您按顺序处理数据，那么如果2D数据散布在内存中，则速度会慢得多。这是因为可能存在大量缓存未命中，具体取决于内存分配器如何返回不同行的内存区域。

所以，如果你想要表现，我建议你为1D矢量创建一个2D包装类。通过这种方式，您可以获得与嵌套版本一样简单的API，并且您也可以获得最佳性能。甚至，如果由于某种原因，您决定使用嵌套版本，您只需更改此包装类的内部实现。

访问1D元素最直观的方法是y*width+x。但是，如果您知道自己的访问模式，则可以选择其他模式。例如，在绘画程序中，基于图块的索引可以更好地存储和操纵图像。在这里，数据可以像这样索引：

int tileMask = (1<<tileSizeL)-1; // tileSizeL is log of tileSize
int tileX = x>>tileSizeL;
int tileY = y>>tileSizeL;
int tileIndex = tileY*numberOfTilesInARow + tileX;
int index = (tileIndex<<(tileSizeL*2)) + ((y&tileMask)<<tileSizeL) + (x&tileMask);

此方法在内存中具有更好的空间局部性（彼此靠近的像素往往具有近存储器地址）。索引计算比简单y*width+x慢，但是这种方法可以减少缓存丢失，所以最后可能更快。