Лучший ключевой кандидат: std::int16_t или std::int_fast16_t? ⇐ C++

[Anonymous]

В среде, использующей типы std::int* (например, std::int16_t), а также типы std::int_fast* (например, std::int_fast16_t), могут существовать общие правила, согласно которым один может быть лучше другого. Для простоты этой статьи я буду называть типы std::int* «точными» типами, а типы std::int_fast* — «быстрыми».
В качестве примера, обычно лучше всего использовать точные типы для элементов массива, поскольку ожидается, что они будут использовать меньше байтов и, следовательно, появится больше возможностей для улучшения кэширования. Другой пример: когда элементы считываются из этого массива, их можно преобразовать в быстрый тип для выполнения арифметических действий.

Код: Выделить всё

void foo() {
std::array arr {};
//  ...
std::int_fast16_t e = arr[index];
}

Менее очевидно, какой тип больше подходит для ключевых типов std::set, std::unordered_set или связанных типов карт. Имеет ли смысл предположить, что внутреннее хранилище контейнера в целом выигрывает от компактности точных типов, таких как случай массива?
Изменить: я добавил тесты для std::set и std::unordered_set, каждый с std::uint16_t и std::uint_fast16_t. Что делает тест:

• Создает вектор из N случайных чисел (один раз).
• В цикле N раз: очищает тестируемый контейнер, а затем помещает определенное случайное число из вектора M раз.

N — количество повторений теста, затем общее время тестов усредняется. M – количество точек, измеряемых эталоном.

Код: Выделить всё

-------------------------------------------------------
std::set           | std::uint16_t | std::uint_fast16_t
-------------------+---------------+-------------------
Emplace 10         | 359.072 nsec  | 344.232 nsec
Emplace 100        |   3.455 usec  |   3.298 usec
Emplace 1000       |  34.285 usec  |  32.525 usec
Emplace 10000      | 341.679 usec  | 334.176 usec
Emplace 100000     |   3.432 msec  |   3.229 msec

-------------------------------------------------------
std::unordered_set | std::uint16_t | std::uint_fast16_t
-------------------+---------------+-------------------
Emplace 10         | 405.566 nsec  | 418.305 nsec
Emplace 100        |   3.873 usec  |   3.888 usec
Emplace 1000       |  38.617 usec  |  38.708 usec
Emplace 10000      | 386.67  usec  | 387.169 usec
Emplace 100000     |   3.888 msec  |   3.894 msec

Измените еще раз: позже я понял, что использовать определенное случайное число для сравнения было глупо. Ниже приведен еще один тест, в котором размещена серия из M случайных чисел (случайные числа от 0 до 65 535):

Код: Выделить всё

-------------------------------------------------------
std::set           | std::uint16_t | std::uint_fast16_t
-------------------+---------------+-------------------
Emplace 10         | 490.606 nsec  | 524.057 nsec
Emplace 100        |   5.696 usec  |   5.631 usec
Emplace 1000       |  97.678 usec  |  95.026 usec
Emplace 10000      |   1.616 msec  |   1.617 msec
Emplace 100000     |   8.353 msec  |   8.494 msec

-------------------------------------------------------
std::unordered_set | std::uint16_t | std::uint_fast16_t
-------------------+---------------+-------------------
Emplace 10         | 543.433 nsec  | 536.635 nsec
Emplace 100        |   5.799 usec  |   5.737 usec
Emplace 1000       |  57.326 usec  |  57.391 usec
Emplace 10000      | 630.508 usec  | 629.023 usec
Emplace 100000     |   4.663 msec  |   4.692 msec

Я не буду публиковать код теста производительности, потому что код теста моего фреймворка нетривиален, но он:

• Выполняет работу без измерения для «разогрева»
• Измеряет с монотонным временем
• Объединяет тесты с asm voluty("" : "+m"(container)); чтобы попытаться избежать переупорядочение
• Выполняет чтение данных после тестов, чтобы избежать оптимизации работы

Подробнее здесь: https://stackoverflow.com/questions/798 ... t-fast16-t