使用空构造函数会使数组未初始化，从而导致计算速度变慢

Question

我对一件事感到非常困惑...如果我将构造函数添加到 struct A 中，那么 for 循环中的计算会变得慢很多倍。为什么？我不知道。

在我的计算机上，输出中的代码片段的时间为：

有构造函数：1351

没有构造函数：220

这是一个代码：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <cmath>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

const int SIZE = 1024 * 1024 * 32;

using type = int;

struct A {
    type a1[SIZE];
    type a2[SIZE];
    type a3[SIZE];
    type a4[SIZE];
    type a5[SIZE];
    type a6[SIZE];

    A() {} // comment this line and iteration will be twice faster
};

int main() {
    A* a = new A();
    int r;
    high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        r = sin(a->a1[i] * a->a2[i] * a->a3[i] * a->a4[i] * a->a5[i] * a->a6[i]);
    }
    high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();

    cout << duration_cast<milliseconds>(t2 - t1).count() << ": " << r << endl;

    delete a;

    system("pause");
    return 0;
}

但是，如果我从 for 循环中删除 sin() 方法，如下所示：

for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
    r = a->a1[i] * a->a2[i] * a->a3[i] * a->a4[i] * a->a5[i] * a->a6[i];
}

删除构造函数并不重要，执行时间是相同的，等于 78。

您对这段代码有类似的行为吗？你知道其中的原因吗？

编辑：我用 Visual Studio 2013 编译它

Answer 1

是的，如果在发布配置中进行编译（经过优化），此行为在 Visual Studio 2019 中仍然可以重现。

如果struct A有空的用户构造函数，则其字段在 后保持未初始化状态new A()。

另一方面，如果struct A没有构造函数，那么它会成为聚合并new A()用零填充其字段。

计算乘法和正弦具有相同的性能，与输入参数无关（如果它们不是非标准化值，这里不是这种情况），但在初始化带有零的字段后，它们出现在 CPU 缓存中，因此以下计算速度更快，这解释了无构造函数版本的“好处”（当然，如果不包括在测量中对象构造的时间）。

如果保留空构造函数，然后手动用零填充对象：

    A* a = new A();
    for (int i = 0; i < SIZE; i++)
        a->a1[i] = a->a2[i] = a->a3[i] = a->a4[i] = a->a5[i] = a->a6[i] = 0;

那么程序将与 中没有构造函数的情况一样快A。