Question

我有一个结构链表。假设我将x百万个节点插入到链表中，然后我遍历所有节点以找到给定的值。

奇怪的是（对我来说至少），如果我有这样的结构：

struct node
    {
    int a;
    node *nxt;
    };

然后，我可以通过列表进行迭代，并检查比我在结构中有另一个成员的速度快十倍的值，如下所示：

struct node_complex
   {
   int a;
   string b;
   node_complex *nxt;
   };

我也用C样式字符串（char数组）尝试过，结果是一样的： 因为我有另一个成员（字符串），整个迭代（+值检查）慢了10倍 ，即使我甚至没有碰过那个会员！现在，我不知道结构的内部是如何工作的，但它看起来要付出很高的代价......

有什么收获？

修改：我是初学者，这是我第一次使用指针，所以很有可能，错误就在于我。我会尽快发布代码（现在不在家）。

更新：我再次检查了这些值，我知道看到的差异要小得多：2倍而不是10倍。这肯定是更合理的。

虽然昨天肯定也是如此，昨晚我感到非常疲惫，我不能分两个数字，我刚做了更多测试，结果令人心碎。

相同数量的节点的时间是：

一个int和一个指针，迭代槽的时间是0.101
一个int和一个字符串：0.196
一个int和2个字符串：0.274
一个int和3个字符串：0.147（!!!）
对于两个整数，它是：0.107

看看结构中有两个以上的字符串会发生什么！它变快了！有人把LSD放进我的咖啡里吗？没有！我不喝咖啡。

对于我的大脑来说，这太过分了，所以我想我会自己解决这个问题，而不是在SO处耗尽公共资源。

（广告：我认为我的剖析课没有错误，无论如何我能用自己的眼睛看到时差）。

无论如何，谢谢你的帮助。欢呼声。

Answer 1

我必须与内存访问有关。你说的是一百万个相关元素。在节点中只有一个int和一个指针，它需要8个字节（假设32位指针）。这占用8 MB内存，大约是缓存大小的大小。

添加其他成员时，会增加数据的整体大小。它不再完全适合缓存内存。您恢复到速度慢得多的普通内存访问。

Answer 2

这也可能是因为在迭代期间您可能创建结构的副本。那就是：

node* pHead;
// ...

for (node* p = pHead; p; p = p->nxt)
{
    node myNode = *p; // here you create a copy!
    // ...
}

快速复制简单结构。但是您添加的成员是string，这是一个复杂的对象。复制它是一个相对复杂的操作，具有堆访问权限。

Answer 3

最有可能的问题是，较大的结构不再适合单个缓存行。

我记得，主流CPU通常使用32字节的缓存行。这意味着数据一次以32字节的块的形式读入高速缓存，如果超过这32个字节，则需要再次进行内存提取。

查看你的结构，它以int开头，占4个字节（通常），然后std::string（我假设，即使没有指定命名空间），这在我的标准库实现（来自VS2010）占用28个字节，总共为32个字节。这意味着初始int和next指针将放置在不同的缓存行中，使用两倍的缓存空间，如果在迭代期间访问这两个成员，则需要两倍的内存访问。 / p>

如果仅指针被访问，这应该没有区别，因为只需要从内存中检索第二个缓存行。

如果您始终访问int和指针，并且不太经常需要字符串，则重新排序成员可能有所帮助：

struct node_complex
{
   int a;
   node_complex *nxt;
   string b;
};

在这种情况下，next指针和int位于相同的缓存行上，彼此相邻，因此可以在不需要额外内存读取的情况下读取它们。但是，一旦您需要阅读string，就会产生额外费用。

当然，您的基准测试代码也可能包括创建节点，或者创建节点的（有意或无意）副本，这显然也会影响性能。

Answer 4

我根本不是一个空间主义者，但在阅读你的问题时，“缓存未命中”问题在我脑海中浮现。

如果你有一个成员，因为它会使结构的大小变大，它也可能会在链接列表中缓存未命中（如果你没有在一个集团中分配节点，这自然是缓存不友好的在记忆中彼此相距不远。）

我找不到另一种解释。

但是，我们没有提供创建和循环，所以如果您不仅仅是拥有不能以有效方式执行列表探索的代码，那么仍然很难猜测。

Answer 5

也许解决方案是指向对象的链接列表。它可能会使事情变得更复杂（除非您使用智能指针等，但可能会增加搜索时间。

C ++结构：成员越多，成员访问时间越慢？

5 个答案: