关于 unique_ptr 性能

我经常读到，在大多数情况下，unique_ptr 会比 share_ptr 更受青睐，因为 unique_ptr 是不可复制的，并且具有移动语义；由于复制和引用计数，shared_ptr 会增加开销；

但是当我在某些情况下测试 unique_ptr 时，它似乎比其对应项明显慢（访问）

例如，在gcc 4.5 :

edit： print 方法实际上并不打印任何内容

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <chrono>
#include <vector>

class Print{

public:
void print(){}

};

void test()
{
 typedef vector<shared_ptr<Print>> sh_vec;
 typedef vector<unique_ptr<Print>> u_vec;

 sh_vec shvec;
 u_vec  uvec;

 //can't use initializer_list with unique_ptr
 for (int var = 0; var < 100; ++var) {

    shared_ptr<Print> p(new Print());
    shvec.push_back(p);

    unique_ptr<Print> p1(new Print());
    uvec.push_back(move(p1));

  }

 //-------------test shared_ptr-------------------------
 auto time_sh_1 = std::chrono::system_clock::now();

 for (auto var = 0; var < 1000; ++var) 
 {
   for(auto it = shvec.begin(), end = shvec.end(); it!= end; ++it)
   {
     (*it)->print();
   }
 }

 auto time_sh_2 = std::chrono::system_clock::now();

 cout <<"test shared_ptr : "<< (time_sh_2 - time_sh_1).count() << " microseconds." << endl;

 //-------------test unique_ptr-------------------------
 auto time_u_1 = std::chrono::system_clock::now();

 for (auto var = 0; var < 1000; ++var) 
 {
   for(auto it = uvec.begin(), end = uvec.end(); it!= end; ++it)
   {
     (*it)->print();
   }
 }

 auto time_u_2 = std::chrono::system_clock::now();

 cout <<"test unique_ptr : "<< (time_u_2 - time_u_1).count() << " microseconds." << endl;

}

平均我得到 (g++ -O0) ：

• 共享指针：1480 微秒
• unique_ptr：3350微秒

差异从何而来？可以解释吗？

更新于 2014 年 1 月 1 日

我知道这个问题已经很老了，但结果在 G++ 4.7.0 和 libstdc++ 4.7 上仍然有效。于是，我试图找出原因。

您在这里进行的基准测试是解引用性能 using -O0并且，考虑到实施情况unique_ptr and shared_ptr，你的结果实际上是正确的。

unique_ptr将指针和删除器存储在::std::tuple, while shared_ptr直接存储裸指针句柄。因此，当您取消引用指针（使用 *、-> 或 get）时，您需要额外调用::std::get<0>() in unique_ptr。相比之下，shared_ptr直接返回指针。 在 gcc-4.7 上，即使经过优化和内联，::std::get() 也比直接指针慢一点。。经过优化和内联后，gcc-4.8.1 完全省略了 ::std::get() 的开销。在我的机器上，当编译时-O3，编译器生成完全相同的汇编代码，这意味着它们是字面上地相同。

总而言之，使用当前的实现，shared_ptr创建、移动、复制和引用计数速度较慢, but 同样快 *关于解除引用*.

NOTE: print()问题中为空，编译器在优化时会忽略循环。因此，我稍微修改了代码以正确观察优化结果：

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <chrono>
#include <vector>

using namespace std;

class Print {
 public:
  void print() { i++; }

  int i{ 0 };
};

void test() {
  typedef vector<shared_ptr<Print>> sh_vec;
  typedef vector<unique_ptr<Print>> u_vec;

  sh_vec shvec;
  u_vec uvec;

  // can't use initializer_list with unique_ptr
  for (int var = 0; var < 100; ++var) {
    shvec.push_back(make_shared<Print>());
    uvec.emplace_back(new Print());
  }

  //-------------test shared_ptr-------------------------
  auto time_sh_1 = std::chrono::system_clock::now();

  for (auto var = 0; var < 1000; ++var) {
    for (auto it = shvec.begin(), end = shvec.end(); it != end; ++it) {
      (*it)->print();
    }
  }

  auto time_sh_2 = std::chrono::system_clock::now();

  cout << "test shared_ptr : " << (time_sh_2 - time_sh_1).count()
       << " microseconds." << endl;

  //-------------test unique_ptr-------------------------
  auto time_u_1 = std::chrono::system_clock::now();

  for (auto var = 0; var < 1000; ++var) {
    for (auto it = uvec.begin(), end = uvec.end(); it != end; ++it) {
      (*it)->print();
    }
  }

  auto time_u_2 = std::chrono::system_clock::now();

  cout << "test unique_ptr : " << (time_u_2 - time_u_1).count()
       << " microseconds." << endl;
}

int main() { test(); }

NOTE：这不是一个根本问题，可以通过在当前 libstdc++ 实现中放弃使用 ::std::tuple 来轻松解决。