c++のクラスに設計で速度を重視した場合、次の事はどのように考えられますか？
メンバ変数を定義し、各関数でりようする。
メンバ変数を使わず引数で引き回す方法。
メンバ変数の便利さは考慮しません。
また、数千回呼び出されるクラス関数とします
引用 CHATGPT
速度重視のC++クラス設計において、「メンバ変数を使うか、それとも引数で引き回すか」という選択は、パフォーマンス、キャッシュ効率、インライン展開などの観点から考える必要があります。
以下、それぞれの方法について速度重視の観点から整理します。
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1. メンバ変数を定義し、関数内で利用する
• 利点:
• 引数が減ることで関数呼び出しが軽くなる場合がある（特に引数が多いとレジスタを超えてスタックアクセスが発生する）。
• クラス内で共通の状態を保持できるため、無駄なコピーを避けられるケースがある。
• メンバ変数へのアクセスは、コンパイラが最適化しやすい（レジスタ保持・インライン展開によりほぼコストゼロにできることも）。
• 欠点:
• 関数が状態に依存して「副作用」を持つ設計になる。関数が再現性を持たなくなる（テスト・並列化困難）。
• スレッドセーフでなくなる可能性がある（mutableな共有状態の問題）。
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2. メンバ変数を使わず、関数引数で状態を渡す（純関数型設計）
• 利点:
• 状態が関数内に閉じており、副作用がないので並列処理やテストに強い。
• キャッシュミスを抑えるよう設計できる（使う構造体や引数が小さい場合、レジスタに収まる）。
• 欠点:
• 引数の数が多いと、関数呼び出しコストが上がる（特に大きな構造体を頻繁にコピーすると遅くなる）。
• 関数間で同じ引数を何度も渡す場合、無駄なデータ転送が増える。
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数千回呼び出される場合の観点
最適化される可能性がある状況：
• inline展開が可能な関数で、引数がレジスタに収まるような小さな構造体や値であれば、引数渡しでも極めて高速。
• 関数が小さく状態も1〜2個程度であれば、メンバ変数アクセスもオーバーヘッドなし。
パフォーマンスに影響する要素：
• 構造体のサイズが大きい（例：std::vector, std::array<…> など）場合、引数渡しの方が遅くなる可能性がある（コピーorムーブコスト）。
• キャッシュ局所性が悪くなるような引き回しをすると、逆に性能が落ちる。
• CPUの分岐予測やパイプライン効率の観点では、状態が明示されている方が有利な場合がある（命令の依存解決がしやすい）。
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結論（速度優先なら）
• 状態（変数）が関数で共通して使われ、かつ変更が限定的な場合は、メンバ変数として保持した方が速い傾向があります。
• 関数が独立していて小さく、状態の共有が少ないなら引数渡しが良いです。
• **頻繁な呼び出し（数千回以上）**がある場合、コンパイラが最適化しやすい形（無駄なコピーなし、インライン可能）を意識してください。