Question

我在过去的很多场合都注意到C和C ++代码对这些结构使用了以下格式：

class Vector3
{
    float components[3];
    //etc.
}

class Matrix4x4
{
    float components[16];
    //etc.
}

class Quaternion
{
    float components[4];
    //etc.
}

我的问题是，这会导致任何比这更好的缓存性能：

class Quaternion
{
    float x;
    float y;
    float z;
    //etc.
}

...因为我假设类成员和函数在连续的内存空间中，无论如何？我目前使用后一种形式，因为我发现它更方便（但我也可以在数组形式中看到实际意义，因为它允许根据正在执行的操作将轴视为任意）。

从受访者那里得到一些建议，我测试了差异，实际上阵列速度较慢 - 我的帧率有3％左右的差异。我实现了operator []来包装Vector3中的数组访问。不确定这是否与它有任何关系，但我怀疑它，因为无论如何应该内联。我能看到的唯一因素是我无法再在Vector3(x, y, z)上使用构造函数初始化列表。但是，当我使用原始版本并将其更改为不再使用构造函数初始化列表时，它的运行速度比以前慢了很多（小于0.05％）。毫无头绪，但至少现在我知道原来的方法更快。

Answer 1

这些声明与内存布局不同。

class Quaternion
{
    float components[4];
    //etc.
}

上面保证元素在内存中是连续的，而如果它们是像上一个例子中那样的单独成员，则允许编译器在它们之间插入填充（例如，使成员与某些地址模式对齐）。

这是否会导致更好或更差的性能取决于您的编译器，因此您必须对其进行分析。

Answer 2

我认为像这样的优化的性能差异很小。我会说这样的事情属于大多数代码的过早优化。但是，如果您计划对结构进行矢量处理，比如使用CUDA，则结构组合会产生重要的差异。如果感兴趣，请查看第23页http://www.eecis.udel.edu/~mpellegr/eleg662-09s/li.pdf

Answer 3

我不确定编译器是否设法在此上下文中使用数组时更好地优化代码（例如在联盟中考虑），但是当使用像OpenGL这样的API时，它可以在调用像

这样的函数时进行优化

void glVertex3fv(const GLfloat* v);

而不是打电话

void glVertex3f(GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);

因为在后一种情况下，每个参数都是通过值传递的，而在第一个示例中，只传递指向整个数组的指针，函数可以决定复制什么以及何时复制，这样可以减少不必要的复制操作。

缓存向量，矩阵和四元数的性能

3 个答案: