C++ 性能小測 1 二維陣列的遍歷效率-有解無憂

遍歷二維陣列時，常規思路是使用一個嵌套回圈，一方面，由于 CPU 使用了分支預測技術，因此通常將回圈次數最多回圈的放在最內層，另一方面，由于二維陣列是按行存盤的，因此遍歷二維陣列時，一般將列回圈放在內層，但當陣列的行數rowSize大于陣列的列數columnSize時，這兩條規律無法同時得到滿足，下面通過一個小測驗來判斷這個時候哪種方式效率更高，

#include <iostream>
#include <ctime>

using namespace std;

const int rowSize = 50000;
const int columnSize = 2000;
const int testCount = 100;

int main()
{
    //生成大型二維陣列
    int** arr = new int * [rowSize];
    for (int i = 0; i < rowSize; i++)
    {
        arr[i] = new int[columnSize];
        for (int j = 0; j < columnSize; j++)
        {
            arr[i][j] = rand() % 5;
	}
    }

    //宣告工具變數
    double meanTime = 0;
    long double sum = 0;
    clock_t start, end, time;

    //將列回圈放在內層，進行多次測驗
    time = 0;
    for (int k = 0; k < testCount; ++k)
    {
        sum = 0;
	start = clock();
	for (int i = 0; i < rowSize; ++i)
	{
	    for (int j = 0; j < columnSize; ++j)
	    {
	        sum += arr[i][j];
	    }
	}
	end = clock();
	sum = sum / (rowSize * columnSize);
	time += end - start;
    }
    meanTime = (double) time / testCount / CLOCKS_PER_SEC;
    cout << "列回圈放在內層平均耗時" << meanTime << "秒，平均值為" << sum << endl;

    //將列回圈放在外層，進行多次測驗
    time = 0;
    for (int k = 0; k < testCount; ++k)
    {
        sum = 0;
	start = clock();
	for (int j = 0; j < columnSize; ++j)
	{
	    for (int i = 0; i < rowSize; ++i)
	    {
		sum += arr[i][j];
	    }
	}
	end = clock();
	sum = sum / (rowSize * columnSize);
	time += end - start;
    }
    meanTime = (double) time / testCount / CLOCKS_PER_SEC;
    cout << "列回圈放在外層平均耗時" << meanTime << "秒，平均值為" << sum << endl;

    //釋放大型二維陣列記憶體
    for (int i = 0; i < rowSize; i++)
        delete[] arr[i];
    delete[] arr;

    system("pause");
    return 0;
}

測驗輸出如下：

列回圈放在內層平均耗時0.42657秒，平均值為1.99975
列回圈放在外層平均耗時1.35246秒，平均值為1.99975
請按任意鍵繼續. . .

由此可得：使用嵌套回圈遍歷二維陣列時，將列回圈放在內層運行效率更高，即使所遍歷的二維陣列行數遠大于列數，

本文作者：木三百川

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