C における配列とベクトル: パフォーマンスが本当に重要になるのはどのような場合ですか?

C における配列とベクトルのパフォーマンスの違い

C データ構造を扱う場合、多くの開発者は配列の使用を避けるという推奨事項に遭遇したことがあります。言語の基本的なデータ構造としても。この記事では、ネイティブ C 配列と標準ライブラリ コンテナ、特に std::vector を比較することで、この提案のパフォーマンスへの影響を検討します。

C 配列の問題の 1 つは、手動のメモリ管理が必要なため、C 配列を動的に使用する場合です。サイズの追跡、配列の削除、管理により、コードに不要なオーバーヘッドが追加される可能性があります。さらに、範囲チェックが欠如し、ポインターとして渡されたときにサイズ情報が失われるため、スタック上で配列を使用することはお勧めできません。このような場合、クラス内に C 配列をカプセル化し、サイズと反復機能を提供する std::array を使用することをお勧めします。

ただし、std::vector とネイティブ C 配列を比較すると、パフォーマンスにギャップが生じます。無視できるほどです。基本的なインデックス付け、逆参照、およびインクリメント操作用に生成されたアセンブリ コードを詳しく見ると、ベクトルに対するこれらのアクションが配列に対するアクションと本質的に同一であることがわかります。これらの操作にはメモリ アクセスとポインタ操作が含まれており、両方のデータ構造に対して同じ方法で実行されます。

ユーザー定義のコンストラクターを使用せずに、新しい非クラス オブジェクトまたはクラスを使用して配列を割り当てると、次のようなメリットが得られることに注目してください。 std::vector よりもパフォーマンス上の利点がいくつかあります。これは、std::vectors が構築時にすべての要素をデフォルト値 (整数の 0 など) に初期化するためです。要素に初期値が必要ない場合は、配列を直接使用する方が若干効率的である可能性があります。ただし、ほとんどの状況では、パフォーマンスの違いは最小限です。

最終的に、配列と std::vector のどちらを選択するかは、アプリケーションの特定の要件によって決まります。動的なメモリ割り当てと手動ハウスキーピングが必要な場合は、std::vectors がより便利で安全なアプローチを提供します。動的機能を必要としない静的配列の場合、特に非クラス オブジェクトや、初期値を必要としないユーザー定義のコンストラクターを持たないクラスの場合、ネイティブ C 配列が依然として効率的なオプションとなります。

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