Question

类是否更有效地访问成员变量或局部变量？例如，假设您有一个（回调）方法，其唯一的职责是接收数据，对其执行计算，然后将其传递给其他类。在性能方面，有一个成员变量列表更有意义，该方法在接收数据时填充？或者只是在每次调用回调方法时声明局部变量？

假设这种方法每秒会被调用数百次......

如果我不清楚，这里有一些简单的例子：

// use local variables
class thisClass {
    public:
        void callback( msg& msg )
        {
            int varA;
            double varB;
            std::string varC;
            varA = msg.getInt();
            varB = msg.getDouble();
            varC = msg.getString();

            // do a bunch of calculations
         }

};

// use member variables
class thisClass {
    public:
        void callback( msg& msg )
        {
             m_varA = msg.getInt();
             m_varB = msg.getDouble();
             m_varC = msg.getString();

             // do a bunch of calculations
        }

    private:
        int m_varA;
        double m_varB;
        std::string m_varC;

};

Answer 1

执行摘要：在几乎所有场景中，无关紧要，但局部变量略有优势。

警告：您正在进行微观优化。你最终会花费数小时试图理解本应该赢得纳秒的代码。

警告：在你的场景中，性能不应该是问题，而是变量的作用 - 它们是临时的，还是thisClass的状态？

警告：优化的第一，第二和最后一条规则：措施！

首先，看看为x86生成的典型程序集（您的平台可能会有所不同）：

// stack variable: load into eax
mov eax, [esp+10]

// member variable: load into eax
mov ecx, [adress of object]
mov eax, [ecx+4]

加载对象的地址后，在寄存器中，指令是相同的。加载对象地址通常可以与之前的指令配对，并且不会达到执行时间。

但这意味着ecx寄存器不可用于其他优化。然而，现代CPU做了一些强烈的诡计，以减少问题。

此外，当访问许多对象时，这可能会花费额外的费用。然而，这不到一个周期平均值，并且配对指令通常有更多的机会。

记忆位置：这是筹码赢得大时间的机会。堆栈顶部几乎总是在L1缓存中，因此负载需要一个周期。该对象更有可能被推回到L2缓存（经验法则，10个周期）或主存储器（100个周期）。

然而，您只需为首次访问付费。如果只有一次访问，则10或100个循环是不可察觉的。如果你有成千上万的访问，对象数据也将在L1缓存中。

总之，增益非常小，以至于将成员变量复制到本地以实现更好的性能几乎没有意义。

Answer 2

我更喜欢局部变量的一般原则，因为它们可以最大限度地减少程序中的恶变状态。至于性能，您的探查器会告诉您需要知道的所有信息。对于整数和其他内置函数，本地应该更快，因为它们可以放在寄存器中。

Answer 3

这应该是您的编译器问题。相反，优化可维护性：如果信息仅在本地使用，则将其存储在本地（自动）变量中。我讨厌阅读那些散布着成员变量的类，这些变量实际上并没有告诉我关于类本身的任何信息，而只讨论了一堆方法如何协同工作的一些细节：（

事实上，如果局部变量不是更快，我会感到惊讶 - 它们必然会在缓存中，因为它们接近其余的函数数据（调用帧），并且对象指针可能完全在某处别的 - 但我只是在这里猜测。

Answer 4

愚蠢的问题。
这一切都取决于编译器及其对优化的作用。

即使它确实有效，你获得了什么？如何模糊你的代码？

变量访问通常通过指针和偏移完成。

指向对象的指针+偏移量
指向堆栈帧的指针+偏移量

另外，不要忘记添加将变量移动到本地存储的成本，然后再将结果复制回来。所有这些都可能意义不大，因为编译器可能足够聪明，无论如何都可以优化其中的大部分。

Answer 5

其他人未明确提及的几点：

您可能在代码中调用赋值运算符。例如varC = msg.getString（）;
每次设置功能框架时都会浪费一些周期。您正在创建变量，调用默认构造函数，然后调用赋值运算符以将RHS值引入本地。
将locals声明为const-refs，当然也要初始化它们。
成员变量可能在堆上（如果你的对象是在那里分配的），因此会受到非本地化的影响。
即使节省了几个周期也是好的 - 如果可以避免的话，为什么要浪费计算时间。

Answer 6

如有疑问，请自行查看基准测试。并确保它首先发挥作用 - 每秒数百次并不是现代处理器的巨大负担。

那就是说，我认为没有任何区别。两者都是指针的常量偏移量，本地人将来自堆栈指针，成员将来自“this”指针。

Answer 7

在我的意见中，它不应该影响性能，因为：

在您的第一个示例中，通过堆栈上的查找来访问变量，例如 [ESP] +4 表示当前堆栈结束加上四个字节。
在第二个示例中，通过相对于此的查找来访问变量（请记住，varB等于this-＆gt; varB）。这是一个类似的机器指令。

因此，没有太大区别。

但是，你应该避免复制字符串;）

Answer 8

与您在算法实现中表示数据的方式相比，您将与之交互的数据量对执行速度的影响更大。

处理器并不真正关心数据是在堆栈上还是在堆上（除了堆栈顶部可能像处理器中提到的那样处理器缓存）但是为了获得最大速度，数据将具有适合处理器的缓存（L1缓存，如果你有多个级别的缓存，几乎所有现代处理器都有）。来自L2缓存的任何负载 - 或者$ DEITY禁止主内存 - 将减慢执行速度。因此，如果您正在处理一个大小为几百KB且每次调用几率的字符串，那么这种差异甚至无法衡量。

请记住，在大多数情况下，程序中10％的加速几乎无法被最终用户检测到（除非您设法将过夜批次的运行时间从25小时减少到不到24小时）所以这不是值得烦恼，除非你确定并且有探查器输出来备份这个特定的代码片段在10％-20％的“热区”内，这对你的程序的运行时有重大影响。

其他考虑因素应该更为重要，例如可维护性或其他外部因素。例如，如果上面的代码是大量多线程代码，那么使用局部变量可以使实现更容易。

Answer 9

这取决于，但我希望绝对没有区别。

重要的是：使用成员变量作为临时代码会使代码不可重入 - 例如，如果两个线程试图在同一个对象上调用callback（），它将失败。使用静态局部变量（或静态成员变量）更糟糕，因为如果两个线程试图在任何 thisClass对象 - 或后代上调用callback（），则代码将失败。

Answer 10

使用成员变量应该稍微快一些，因为它们只需要分配一次（构造对象时），而不是每次调用回调时。但与你可能正在做的其他工作相比，我预计这将是一个非常小的百分比。 Benckmark两者都看得更快。

Answer 11

此外，还有第三种选择：静态本地人。每次调用函数时都不会重新分配这些函数（实际上，它们会在调用之间保留）但它们不会使用过多的成员变量污染类。

访问成员变量与局部变量的C ++性能

11 个答案: