面向对象编程与面向数据编程

背景

C++的设计具备面向对象的思想

通过面向对象的抽象，可以很好解耦和扩展。

然而对于某些高性能设计，面向对象并不是很好的设计

而面向数据的思想在某种程度，解决了高性能的问题。

场景

面向对象设计

• 类定义

  class Point {
      int x;
      int y;
  };
  

• 使用场景

  std::vector<Point> arr;
  int z = 0;
  for(auto& p: arr) {
      z += p.x;
  }
  

• 变量arr的内存分布如下

  | x | y | x | y | x | y | x | y | x | y | x | y |
  

  由于对象Point使用时，是累加成员x，在数据的内存分布来看，每次访问下一个x，都需要在内存中跳过y，导致CPU cache的数据有一半是浪费的。

  这让人思考是否面向对象的设计适合这种场景

面向数据设计

• 数据定义

  class PointContainer {
    std::vector<int> x_arr;
    std::vector<int> y_arr;
  };
  

• 使用

  PointContainer p;
  int z = 0;
  for(auto& x: p.x_arr) {
    z += x;
  }
  

• 内存分布

  | x | x | x | x | x | x | x | x | x | x | x |
  

  通过面向数据思想的改造，x的内存分布是紧密的，这样在计算 z 的时候，CPU cache的利用率就可以非常高