二维数组按行和按列遍历效率

最新推荐文章于 2025-07-04 12:29:19 发布

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本文探讨了在C语言中按行遍历数组相较于按列遍历的优势，主要体现在CPU高速缓存利用和分页调度效率上。按行遍历能更高效地利用缓存，并减少页面调度次数。

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按行遍历效率高。
对c语言而言，数组在内存中是按行储存的，按行遍历时可以由指向数组第一个数的指针一直往下走，就可以遍历完整个数组，而按列遍历则要获得指向每一列的第一行的元素的指针，然后每次将指针指下一行，但是指针的寻址很快，所以不会有明显的区别。按行遍历比按列遍历效率高体现在哪里呢？
1、CPU高速缓存：维基百科中有以下的内容：CPU高速缓存（英语：CPU Cache，在本文中简称缓存）是用于减少处理器访问内存所需平均时间的部件。在金字塔式存储体系中它位于自顶向下的第二层，仅次于CPU寄存器。其容量远小于内存，但速度却可以接近处理器的频率。当处理器发出内存访问请求时，会先查看缓存内是否有请求数据。如果存在（命中），则不经访问内存直接返回该数据；如果不存在（失效），则要先把内存中的相应数据载入缓存，再将其返回处理器。

   缓存从内存中抓取一般都是整个数据块，所以它的物理内存是连续的，几乎都是同行不同列的，而如果内循环以列的方式进行遍历的话，将会使整个缓存块无法被利用，而不得不从内存中读取数据，而从内存读取速度是远远小于从缓存中读取数据的。

2、分页调度：物理内存是以页的方式进行划分的，当一个二维数组很大是如 int[128][1024],假设一页的内存为4096个字节，而每一行正好占据内存的一页，如果以列的形式进行遍历，就会发生128*1024次的页面调度，而如果以行遍历则只有128次页面调度，而页面调度是有时间消耗的，因而调度次数越多，遍历的时间就越长。

例子:

for(int i=0;i<n;i++)
    for(int j=0;j<n;j++)
        for(int k=0;k<n;k++)
            c[i][j] +=a[i][k] * b[k][j]

ijk嵌套的代码数组a,c按行遍历而数组b按列遍历，可能导致缓存未命中情况增加；
ikj嵌套的代码则数组a,b,c都按行遍历;