Является ли диапазон, основанный на цикле полезным для производительности?

Ответ 1

Стандарт - ваш друг, см. [stmt.ranged]/1

Для диапазона для выражения формы

for ( for-range-declaration : expression ) statement

пусть range-init будет эквивалентен выражению, окруженному круглыми скобками

( expression )

и для определения диапазона для формы

for ( for-range-declaration : braced-init-list ) statement

пусть range-init будет эквивалентен списку с привязкой к init-init. В каждом случае оператор for на основе диапазона эквивалентен

{
  auto && __range = range-init;
  for ( auto __begin = begin-expr,
             __end = end-expr;
        __begin != __end;
        ++__begin )
  {
    for-range-declaration = *__begin;
    statement
  }
}

Итак, стандарт гарантирует, что достигается наилучшая форма.

И для нескольких контейнеров, таких как vector, UB должен изменять (вставлять/стирать) их во время этой итерации.

Ответ 2

Range-for работает как можно быстрее, так как он кэширует конечный итератор ^{[цитата предоставлена ​​]} использует pre-increment и только разыгрывает итератор один раз.

поэтому, если вы склонны писать:

for(iterator i = cont.begin(); i != cont.end(); i++) { /**/ }

Тогда да, диапазон может немного ускоряться, так как там также легче писать, нет причин не использовать его (при необходимости).

N.B. Я сказал это как можно быстрее, но не быстрее, чем это возможно. Вы можете достичь такой же производительности, если будете тщательно писать свои ручные петли.

Ответ 3

Из любопытства я решил посмотреть код сборки для обоих подходов:

int foo1(const std::vector<int>& v) {
    int res = 0;
    for (auto x : v)
        res += x;
    return res;
}

int foo2(const std::vector<int>& v) {
    int res = 0;
    for (std::vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
      res += *it;
    return res;
}

И код сборки (с -O3 и gcc 4.6) абсолютно одинаковый для обоих подходов (код для foo2 опущен, так как он точно такой же):

080486d4 <foo1(std::vector<int, std::allocator<int> > const&)>:
80486d4:       8b 44 24 04             mov    0x4(%esp),%eax
80486d8:       8b 10                   mov    (%eax),%edx
80486da:       8b 48 04                mov    0x4(%eax),%ecx
80486dd:       b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
80486e2:       39 ca                   cmp    %ecx,%edx
80486e4:       74 09                   je     80486ef <foo1(std::vector<int, std::allocator<int> > const&)+0x1b>
80486e6:       03 02                   add    (%edx),%eax
80486e8:       83 c2 04                add    $0x4,%edx
80486eb:       39 d1                   cmp    %edx,%ecx
80486ed:       75 f7                   jne    80486e6 <foo1(std::vector<int, std::allocator<int> > const&)+0x12>
80486ef:       f3 c3                   repz ret 

Итак, да, оба подхода одинаковы.

ОБНОВЛЕНИЕ. Это же наблюдение выполняется для других контейнеров (или типов элементов), таких как vector<string> и map<string, string>. В этих случаях особенно важно использовать ссылку в цикле с диапазоном. В противном случае создается временное и появляется много дополнительного кода (в предыдущих примерах это не требовалось, поскольку vector содержал только значения int).

В случае map<string, string> используется фрагмент кода С++:

int foo1(const std::map<std::string, std::string>& v) {
    int res = 0;
    for (const auto& x : v) {
        res += (x.first.size() + x.second.size());
    }
    return res;
}

int foo2(const std::map<std::string, std::string>& v) {
    int res = 0;
    for (auto it = v.begin(), end = v.end(); it != end; ++it) {
        res += (it->first.size() + it->second.size());
    }
    return res;
}

И код сборки (для обоих случаев):

8048d70:       56                      push   %esi
8048d71:       53                      push   %ebx
8048d72:       31 db                   xor    %ebx,%ebx
8048d74:       83 ec 14                sub    $0x14,%esp
8048d77:       8b 74 24 20             mov    0x20(%esp),%esi
8048d7b:       8b 46 0c                mov    0xc(%esi),%eax
8048d7e:       83 c6 04                add    $0x4,%esi
8048d81:       39 f0                   cmp    %esi,%eax
8048d83:       74 1b                   je     8048da0 
8048d85:       8d 76 00                lea    0x0(%esi),%esi
8048d88:       8b 50 10                mov    0x10(%eax),%edx
8048d8b:       03 5a f4                add    -0xc(%edx),%ebx
8048d8e:       8b 50 14                mov    0x14(%eax),%edx
8048d91:       03 5a f4                add    -0xc(%edx),%ebx
8048d94:       89 04 24                mov    %eax,(%esp)
8048d97:       e8 f4 fb ff ff          call   8048990 <std::_Rb_tree_increment(std::_Rb_tree_node_base const*)@plt>
8048d9c:       39 c6                   cmp    %eax,%esi
8048d9e:       75 e8                   jne    8048d88 
8048da0:       83 c4 14                add    $0x14,%esp
8048da3:       89 d8                   mov    %ebx,%eax
8048da5:       5b                      pop    %ebx
8048da6:       5e                      pop    %esi
8048da7:       c3                      ret    

Ответ 4

Нет. Он аналогичен старому циклу for с итераторами. В конце концов, основанный на диапазоне for работает с итераторами внутри. Компилятор просто создает эквивалентный код для обоих.

Ответ 5

Это возможно быстрее, в редких случаях. Поскольку вы не можете назвать итератор, оптимизатор может более легко доказать, что ваш цикл не может изменить итератор. Это касается, например, оптимизация цикла.