指针和性能含义？

Question

使用指针时是否会影响性能？

避免使用指针更好吗?如果是，在什么情况下？显然，它们和引用一起有助于减少数据复制。我假设如果指向的数据类型很小，那么对指针的需求就会更小。相反，通过指针传递大对象更好，因为指针的开销比复制对象的开销小。

我还想知道在参数/参数之外的其他领域中的指针？

在这种性能上下文中，引用通常比指针更好吗？

我意识到我正在接近微优化的“脏”话题，但我正在编写一个非常关注延迟的应用程序。

Answer 1

我知道性能可能很重要，但语义更重要:快速和错误是没有用的。

使用指针或引用具有语义含义，例如共享：

void foo(A& a) {
    a.a = 1;
    if (a.b != 0) { throw ... }
    a.b = 0;
}

在a.b == 0的情况下，a的第一个字段已经更改，但第二个字段没有更改。

此外，这样的共享可能会产生潜在的别名：

void foo(struct A a, struct A b);

void foo(struct A* a, struct A* b);

在第一种情况下，这两种结构必然是不同的，但在后一种情况下则不是。这种可能的别名可能会阻止优化。

首先关注语义。一旦你得到了正确的结果，你就可以调整和测量在你的特定情况下的效果。

Answer 2

在这种性能上下文中，引用通常比指针更好吗？

？

是的，在可以的时候使用引用，在必要的时候使用指针。在性能方面，它们是相同的。

通过引用或指针传递大结构通常会更好，以防止额外的复制，是的。

通过指针或引用访问变量或对象可能与直接访问它一样快。这种效率的原因在于微处理器的构造方式。在函数中声明的所有非静态变量和对象都存储在堆栈中，并且实际上是相对于堆栈指针进行寻址的。同样，类中声明的所有非静态变量和对象都是通过隐式指针访问的，在C++中称为“this”。因此，我们可以得出结论，结构良好的C++程序中的大多数变量实际上都是通过指针以某种方式访问的。因此，微处理器必须设计成使指针高效，这就是它们的本质。

虽然有一些的缺点，但它们同时适用于指针和引用：

但是，使用指针和引用也有缺点。最重要的是，它需要一个额外的寄存器来保存指针或引用的值。寄存器是一种稀缺资源，尤其是在32位模式下。如果没有足够的寄存器，那么每次使用指针时都必须从内存中加载，这会使程序变慢。另一个缺点是，在变量指向的时间可以被访问的几个时钟周期之前，需要指针的值。

和here is the source。如果你问这个问题，我想你会发现它是一个很好的读物。

让我们看一些代码：

   int x = 0;
00412E0E  mov         dword ptr [x],0 
   foo(x);
00412E15  lea         eax,[x] 
00412E18  push        eax  
00412E19  call        foo (4111C2h) 
00412E1E  add         esp,4 
   foo(&x);
00412E21  lea         eax,[x] 
00412E24  push        eax  
00412E25  call        foo (4111BDh) 
00412E2A  add         esp,4 

调用函数时没有区别。

void foo (int& x)
{
00411370  push        ebp  
00411371  mov         ebp,esp 
00411373  sub         esp,0C0h 
00411379  push        ebx  
0041137A  push        esi  
0041137B  push        edi  
0041137C  lea         edi,[ebp-0C0h] 
00411382  mov         ecx,30h 
00411387  mov         eax,0CCCCCCCCh 
0041138C  rep stos    dword ptr es:[edi] 
   x = 3;
0041138E  mov         eax,dword ptr [x] 
00411391  mov         dword ptr [eax],3 
}

void foo (int* x)
{
004117A0  push        ebp  
004117A1  mov         ebp,esp 
004117A3  sub         esp,0C0h 
004117A9  push        ebx  
004117AA  push        esi  
004117AB  push        edi  
004117AC  lea         edi,[ebp-0C0h] 
004117B2  mov         ecx,30h 
004117B7  mov         eax,0CCCCCCCCh 
004117BC  rep stos    dword ptr es:[edi] 
   *x = 3;
004117BE  mov         eax,dword ptr [x] 
004117C1  mov         dword ptr [eax],3 
}

函数内部没有差别。

Answer 3

通过指针访问数据比直接访问数据要慢一点，但取消引用操作非常快，这通常不是什么大问题，除非您正在执行一些非常具体的重复数字处理任务。

关于传递大对象和小对象的指针，你是完全正确的。例如，int*和int的大小可能相同，具体取决于不同的实现。

在性能方面，引用和指针通常是相同的。但是，如果您习惯于执行const Foo&而不是Foo*，编译器通常可以更好地优化您的代码。