C 陣列與 std::vectors：哪一個提供卓越的效能？

C 數組和std::Vector 的性能比較

在C 中，使用數組和std::vector 之間的選擇一直存在爭議，對性能影響有不同的看法。本文旨在闡明這個主題，探討兩者之間的差異並評估它們的性能特徵。

避免動態數組和堆疊數組

現代C 實踐建議不要使用動態數組，因為它們需要手動記憶體管理和大小跟踪，從而導致潛在的錯誤和錯誤。堆疊數組雖然比動態數組更快，但缺乏運行時邊界檢查，並且在轉換為指標時會丟失大小信息，這使得它們僅適合小型、固定大小的分配。

std::array 與堆疊數組

對於小型、固定大小的分配，std::array 提供了優於堆疊數組的首選解決方案。它將 C 數組封裝在一個小類別中，提供範圍檢查、迭代器和大小函數。

std::Vectors 與原生C 陣列

相反常見的誤解是，與存取本機C 中的元素相比，使用[] 運算子或迭代器存取std::vector 中的元素不會產生顯著的效能開銷數組。索引存取和指標解引用的底層彙編指令是相同的。

int pointer_index(S& s) { return s.p[3]; } // Equivalent to std::vector access
int vector_index(S& s) { return s.v[3]; } // Identical assembly code

遞增向量迭代器或指標也沒有表現出效能差異。

void pointer_increment(S& s) { ++s.p; } // Equivalent to iterator increment
void iterator_increment(S& s) { ++s.i; } // Identical assembly code

異常

等效性能的一個值得注意的例外是元素的初始化。如果為帶有 new 且沒有使用者定義構造函數的數組分配內存，則不會初始化數據，而 std::vector 在構造時將所有元素初始化為其預設值（例如，整數為 0）。如果需要元素初始化，這種差異可以轉換為效能優勢。

結論

雖然 C 數組和 std::vector 具有不同的特徵，但它們的基本操作的性能特徵本質上是相同的。 std::vector 提供了額外的功能，例如邊界檢查和迭代器，使它們成為大多數現代 C 開發場景的首選。

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