为什么std :: vector :: operator []比std :: vector :: at()快5到10倍？

std::vector是C++标准库中的一个容器，用于存储动态大小的元素序列。它提供了多种访问元素的方式，包括使用operator[]和at()两个成员函数。

在回答为什么std::vector::operator[]比std::vector::at()快5到10倍之前，我们先来了解一下这两个成员函数的区别。

1. std::vector::operator[]：
   • 功能：通过索引直接访问容器中的元素。
   • 特点：不进行边界检查，直接返回对应索引位置的元素。
   • 使用场景：当我们明确知道索引的范围，并且不需要进行边界检查时，可以使用operator[]来快速访问元素。
2. std::vector::at()：
   • 功能：通过索引访问容器中的元素。
   • 特点：进行边界检查，如果索引超出容器的范围，会抛出std::out_of_range异常。
   • 使用场景：当我们需要进行边界检查，确保索引的合法性时，可以使用at()来访问元素。

现在我们来解释为什么std::vector::operator[]比std::vector::at()快5到10倍：

1. 边界检查：std::vector::operator[]不进行边界检查，直接返回对应索引位置的元素，因此在访问元素时不需要额外的边界检查操作，从而提高了访问速度。而std::vector::at()在每次访问元素时都会进行边界检查，如果索引超出容器的范围，会抛出异常，这个额外的边界检查操作会导致访问速度的降低。
2. 代码优化：由于std::vector::operator[]不进行边界检查，编译器可以对其进行更多的优化，例如循环展开、寄存器优化等，从而进一步提高访问速度。而std::vector::at()由于需要进行边界检查，编译器无法进行类似的优化，导致访问速度相对较慢。

需要注意的是，使用std::vector::operator[]访问元素时，我们必须确保索引的合法性，否则可能会访问到未定义的内存区域，导致程序崩溃或产生不可预测的结果。因此，在需要进行边界检查的情况下，建议使用std::vector::at()来访问元素，以确保程序的健壮性。

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