Question

我使用下面的代码将std::list与std::forward_list

进行比较

#include <iostream>
#include <list>
#include <forward_list>
#include <windows.h>

int main()
{
    LARGE_INTEGER start_;
    LARGE_INTEGER end_;
    LARGE_INTEGER freq;

    QueryPerformanceFrequency(&freq);
    std::list<long long> list;

    QueryPerformanceCounter(&start_);
    for(long long i=0;i<50000000;i++)
        list.push_front(i);
    QueryPerformanceCounter(&end_);


    std::cout<< (end_.QuadPart - start_.QuadPart) / (freq.QuadPart / 1000) <<"\n";
    cin.get();
}

我用forward_list更改了列表。并测量两者的时间和大小结果：

//long long
//              size    time
//forward list 1157.3  2360
//list         1157.3  2450

我也为此代码做了同样的事情：

int main()
{
    LARGE_INTEGER start_;
    LARGE_INTEGER end_;
    LARGE_INTEGER freq;

    QueryPerformanceFrequency(&freq);
    std::list<char> list;

    QueryPerformanceCounter(&start_);
    for(long long i=0;i<50000000;i++)
        list.push_front('a');
    QueryPerformanceCounter(&end_);


    std::cout<< (end_.QuadPart - start_.QuadPart) / (freq.QuadPart / 1000 )<<"\n";
    std::cin.get();
}

结果：

//char  
//              size  time
//forward list  773   2185
//list          1157  2400

问题是为什么使用std::forward_list whith char比使用long std::list长得多好。

我知道速度几乎相同，但容器的大小呢？

//long long
//             size(mb)    time
//forward list 1157.3      2360
//list         1157.3      2450


//char  
//              size(mb)  time
//forward list  773       2185
//list          1157      2400

Answer 1

首先要注意的是，这并不是“好得多”。差异完全是微不足道的。

除此之外，我认为复制8个字节需要比复制一个字节稍长一些;另外，您的常量'a'不需要读取寄存器/内存，其值可以硬编码到您的可执行文件中。

Answer 2

forward_list通常实现为简单的单链表。列表节点具有指向列表中的以下节点的单个指针，以及保存实际用户数据的数据字段。 forward_list<T>的单个节点的大小将为sizeof(void*) + sizeof(T)，假设（1）所有数据指针具有相同的大小，并且（2）T没有更严格的对齐比void*。

list实现为双链表。因此，单个节点将具有数据字段和指向下一个和前一个列表节点的指针。因此list<T>节点的大小为2 * sizeof(void*) + sizeof(T)，其假设与上述相同。

内存分配器通常在块中分配内存，这些块的大小是最大基本对齐的倍数。在提供分配的粒度和跟踪开销量之间存在权衡。以基本对齐的倍数分配块是一个很好的平衡点，并且还有额外的好处，即确保分配始终与任何未过度对齐的类型正确对齐。

让我们假设您的程序在32位实现上运行 - sizeof(void*) == 4 - 并且系统分配器使用8字节的块大小 - sizeof(double)。这些假设适用于MS Visual C ++实现的典型32位Windows C ++。根据这些假设，各种对象的大小为：

forward_list<char>节点：sizeof(void*) + sizeof(char) == 5，内存分配器将向上舍入为8字节分配。
forward_list<long long> node：sizeof(void*) + sizeof(long long) == 12，内存分配器将为16字节分配。
list<char> node：2 * sizeof(void*) + sizeof(char) == 9，内存分配器将为16字节分配。
list<long long>节点：2 * sizeof(void*) + sizeof(long long) == 16，内存分配器自16以来不会舍入为8的倍数。

对于OP中的类型，forward_list<char>每个元素分配8个字节，list<char>，list<long long>和forward_list<long long>的所有元素分配16个字节。这是对内存使用情况观察的一种可能解释。

为什么使用带有char的forward_list比使用long long更优化？

2 个答案: