производительность — для реализаций класса утилит C ++ Vector3 массив быстрее, чем struct и class?

просто из любопытства я реализовал утилиты vector3 тремя способами: массив (с typedef), класс и структура

Это реализация массива:

typedef float newVector3[3];

namespace vec3{
void add(const newVector3& first, const newVector3& second, newVector3& out_newVector3);
void subtract(const newVector3& first, const newVector3& second, newVector3& out_newVector3);
void dot(const newVector3& first, const newVector3& second, float& out_result);
void cross(const newVector3& first, const newVector3& second, newVector3& out_newVector3);
}

// implementations, nothing fancy...really

void add(const newVector3& first, const newVector3& second, newVector3& out_newVector3)

{
out_newVector3[0] = first[0] + second[0];
out_newVector3[1] = first[1] + second[1];
out_newVector3[2] = first[2] + second[2];
}

void subtract(const newVector3& first, const newVector3& second, newVector3& out_newVector3){
out_newVector3[0] = first[0] - second[0];
out_newVector3[1] = first[1] - second[1];
out_newVector3[2] = first[2] - second[2];
}

void dot(const newVector3& first, const newVector3& second, float& out_result){
out_result = first[0]*second[0] + first[1]*second[1] + first[2]*second[2];
}

void cross(const newVector3& first, const newVector3& second, newVector3& out_newVector3){
out_newVector3[0] = first[0] * second[0];
out_newVector3[1] = first[1] * second[1];
out_newVector3[2] = first[2] * second[2];
}
}

И реализация класса:

class Vector3{
private:
float x;
float y;
float z;

public:
// constructors
Vector3(float new_x, float new_y, float new_z){
x = new_x;
y = new_y;
z = new_z;
}

Vector3(const Vector3& other){
if(&other != this){
this->x = other.x;
this->y = other.y;
this->z = other.z;
}
}
}

Конечно, он содержит другие функции, которые обычно появляются в классе Vector3.

И наконец, реализация структуры:

struct s_vector3{
float x;
float y;
float z;

// constructors
s_vector3(float new_x, float new_y, float new_z){
x = new_x;
y = new_y;
z = new_z;
}

s_vector3(const s_vector3& other){
if(&other != this){
this->x = other.x;
this->y = other.y;
this->z = other.z;
}
}

Опять же, я опустил некоторые другие общие функции Vector3.
Теперь я позволил всем трем из них создать 9000000 новых объектов и выполнить 9000000 раз для перекрестного продукта (я записал огромный кусок данных в кеш после завершения одного из них, чтобы избежать их кеша).

Вот тестовый код:

const int K_OPERATION_TIME = 9000000;
const size_t bigger_than_cachesize = 20 * 1024 * 1024;

void cleanCache()
{
// flush the cache
long *p = new long[bigger_than_cachesize];// 20 MB
for(int i = 0; i < bigger_than_cachesize; i++)
{
p[i] = rand();
}
}

int main(){

cleanCache();
// first, the Vector3 struct
std::clock_t start;
double duration;

start = std::clock();

for(int i = 0; i < K_OPERATION_TIME; ++i){
s_vector3 newVector3Struct = s_vector3(i,i,i);
newVector3Struct = s_vector3::cross(newVector3Struct, newVector3Struct);
}

duration = ( std::clock() - start ) / (double) CLOCKS_PER_SEC;
printf("The struct implementation of Vector3 takes %f seconds.\n", duration);

cleanCache();
// second, the Vector3 array implementation
start = std::clock();

for(int i = 0; i < K_OPERATION_TIME; ++i){
newVector3 newVector3Array = {i, i, i};
newVector3 opResult;
vec3::cross(newVector3Array, newVector3Array, opResult);
}

duration = ( std::clock() - start ) / (double) CLOCKS_PER_SEC;
printf("The array implementation of Vector3 takes %f seconds.\n", duration);

cleanCache();
// Third, the Vector3 class implementation
start = std::clock();

for(int i = 0; i < K_OPERATION_TIME; ++i){
Vector3 newVector3Class = Vector3(i,i,i);
newVector3Class = Vector3::cross(newVector3Class, newVector3Class);
}

duration = ( std::clock() - start ) / (double) CLOCKS_PER_SEC;
printf("The class implementation of Vector3 takes %f seconds.\n", duration);return 0;
}

Результат потрясающий.

struct а также class реализация завершает задачу за 0,23 секунды,
в то время как array реализация занимает всего 0,08 секунды!

Если у массива есть существенное преимущество в производительности, как это, хотя его синтаксис был бы уродливым, во многих случаях его стоит использовать.

Так что я действительно хочу убедиться, должно ли это произойти? Спасибо!