Question

在C中，m×n 2维阵列与长度m×n的1维阵列之间的时间和空间是否存在差异（对于m和n的大值）？使用一维数组访问元素会更快吗？

Answer 1

在C中，二维数组只是一维数组的简洁索引方案。就像1D数组一样，2D数组分配单个连续内存块，A[row][col]表示法类似于A[row*NCOLS+col]。

通常，如果您要使用单维数组实现自己的多维数组，则需要编写索引函数：

int getIndex(int row, int col) { return row*NCOLS+col; }

假设您的编译器内联此函数，此处的性能与使用2D数组的内置“索引函数”时的性能完全相同。

举例说明：

#define NROWS 10
#define NCOLS 20

此：

int main(int argc, char *argv[]) {
    int myArr[NROWS*NCOLS];
    for (int i=0; i<NROWS; ++i) {
       for (int j=0; j<NCOLS; ++j) {
          myArr[getIndex(i,j)] = i+j;
       }
    }
    return 0;
}

应该执行与此相同的操作：

int main(int argc, char *argv[]) {
    int myArr[NROWS][NCOLS];
    for (int i=0; i<NROWS; ++i) {
       for (int j=0; j<NCOLS; ++j) {
          myArr[i][j] = i+j;
       }
    }
    return 0;
}

虽然作为AraK pointed out，如果你跳了很多行，并且行非常大，你可能会遇到很多页面错误......在这种情况下，自定义索引功能（行和列可以切换）可以提供帮助，但也可以简单地改变二维数组中哪些维度作为行处理，哪些维护作为列。

Answer 2

实际上，如果你在C中使用所谓的二维数组，编译器会为你做一维数组的映射。如果您使用一维数组并且希望将其视为二维数组，那么您必须自己编写映射。

你唯一需要注意的是你应该逐行访问数组，因为C编译器将逐行存储你的二维数组。如果您按列访问“大”二维数组，则可能会发生页面错误。即使您使用仅支持一维数组的语言进行编程，也可以轻松地将映射写入任意数量的维度。

如果您想要mapping row-wise，请查看此Wikipedia文章。您的映射可以是列式的，例如FORTRAN矩阵。

Answer 3

我认为没有任何区别。在内部，c按顺序处理二维数组，如几个一维数组。

但是，与所有表演一样，您的里程可能会有所不同。可能存在某种微妙的指针算术差异。在两种方案上运行定时测试。无论谁跑得更快，都会获胜。

Answer 4

罗伯特是对的。索引表达式被编译为指针算术表达式，因此没有区别。

可能会产生影响的是访问顺序，因此您可能希望自己实现一些内容，以便控制访问顺序。例如，列第一行与行第一表格。

在现代处理器上，以各种步幅访问大型数组会产生意想不到的性能差异。顺序访问总是最快的，并且由于缓存交互，其他步幅可能会慢30倍。内部维度为2的幂的多维数组通常具有较差的性能，因为它们与缓存关联性相互作用。要理解这些问题，没有真正的替代方法来进行衡量。

Answer 5

正如其他人所说，区别在于您访问项目的方式：如果您的项目在内存中的布局是多么重要，这是线性的，至少在常见架构上是这样。所有你真的只有1d数组，2d等等......“只是”方便，合理的编译器应该优化索引 - 但实际上，一旦你有多个变量，编译器经常会失败喜欢x86因为寄存器饥饿。

现在，它取决于您的应用程序，但我认为您应该默认使用1d布局，尤其是，如果您需要处理多个维度。 C中多维数组的第一个问题是你不能动态分配它们 - 如果你按行分配，你会有糟糕的表现，因为你没有连续的内存。有关详细信息，请参阅FFTW doc。

请注意，您始终可以使用方便的数组索引来描述您的单个内存（您可以分配一个大的nxm内存块，然后创建一个指向每行的n指针数组）。

Answer 6

我只是猜测，但我会说1d阵列比2d阵列快。但是，它的速度不会快得多。有点像$ 1,000,000.01超过1,000,000美元。

我会使用更容易编码的内容。

二维阵列与一维阵列的性能

6 个答案: