Question

其中哪一项计算效率更高，为什么？

A）重复数组访问：

for(i=0; i<numbers.length; i++) {
    result[i] = numbers[i] * numbers[i] * numbers[i];
}

B）设置局部变量：

for(i=0; i<numbers.length; i++) {
    int n = numbers[i];
    result[i] = n * n * n;
}

是否必须计算重复的数组访问版本（使用指针运算），使第一个选项变慢，因为它正在执行此操作？：

for(i=0; i<numbers.length; i++) {
    result[i] = *(numbers + i) * *(numbers + i) * *(numbers + i);
}

Answer 1

任何足够复杂的编译器都会为所有三种解决方案生成相同的代码。我把你的三个版本变成了一个小的C程序（带有一个小调整，我将访问numbers.length更改为宏调用，它给出了一个数组的长度）：

#include <stddef.h>

size_t i;
static const int numbers[] = { 0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

#define ARRAYLEN(x) (sizeof((x)) / sizeof(*(x)))
static int result[ARRAYLEN(numbers)];

void versionA(void)
{
    for(i=0; i<ARRAYLEN(numbers); i++) {
        result[i] = numbers[i] * numbers[i] * numbers[i];
    }
}

void versionB(void)
{
    for(i=0; i<ARRAYLEN(numbers); i++) {
        int n = numbers[i];
        result[i] = n * n * n;
    }
}

void versionC(void)
{
    for(i=0; i<ARRAYLEN(numbers); i++) {
            result[i] = *(numbers + i) * *(numbers + i) * *(numbers + i);
    }
}

然后我使用Visual Studio 2012使用优化（和调试符号，用于更漂亮的反汇编）编译它：

C:\Temp>cl /Zi /O2 /Wall /c so19244189.c
Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 17.00.50727.1 for x86
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

so19244189.c

最后，这是反汇编：

C:\Temp>dumpbin /disasm so19244189.obj

[..]

_versionA:
  00000000: 33 C0              xor         eax,eax
  00000002: 8B 0C 85 00 00 00  mov         ecx,dword ptr _numbers[eax*4]
            00
  00000009: 8B D1              mov         edx,ecx
  0000000B: 0F AF D1           imul        edx,ecx
  0000000E: 0F AF D1           imul        edx,ecx
  00000011: 89 14 85 00 00 00  mov         dword ptr _result[eax*4],edx
            00
  00000018: 40                 inc         eax
  00000019: 83 F8 09           cmp         eax,9
  0000001C: 72 E4              jb          00000002
  0000001E: A3 00 00 00 00     mov         dword ptr [_i],eax
  00000023: C3                 ret

_versionB:
  00000000: 33 C0              xor         eax,eax
  00000002: 8B 0C 85 00 00 00  mov         ecx,dword ptr _numbers[eax*4]
            00
  00000009: 8B D1              mov         edx,ecx
  0000000B: 0F AF D1           imul        edx,ecx
  0000000E: 0F AF D1           imul        edx,ecx
  00000011: 89 14 85 00 00 00  mov         dword ptr _result[eax*4],edx
            00
  00000018: 40                 inc         eax
  00000019: 83 F8 09           cmp         eax,9
  0000001C: 72 E4              jb          00000002
  0000001E: A3 00 00 00 00     mov         dword ptr [_i],eax
  00000023: C3                 ret

_versionC:
  00000000: 33 C0              xor         eax,eax
  00000002: 8B 0C 85 00 00 00  mov         ecx,dword ptr _numbers[eax*4]
            00
  00000009: 8B D1              mov         edx,ecx
  0000000B: 0F AF D1           imul        edx,ecx
  0000000E: 0F AF D1           imul        edx,ecx
  00000011: 89 14 85 00 00 00  mov         dword ptr _result[eax*4],edx
            00
  00000018: 40                 inc         eax
  00000019: 83 F8 09           cmp         eax,9
  0000001C: 72 E4              jb          00000002
  0000001E: A3 00 00 00 00     mov         dword ptr [_i],eax
  00000023: C3                 ret

请注意组件在所有情况下的完全相同。所以对你的问题的正确答案

其中哪一项计算效率更高，为什么？

该编译器的

是： mu 。您的问题无法回答，因为它基于不正确的假设。答案都没有比其他答案更快。

Answer 2

理论答案：

一个相当不错的优化编译器应该将版本A转换为版本B，并且只从内存执行一次加载。如果启用了优化，则应该没有性能差异。

如果禁用优化，版本A将会变慢，因为地址必须计算3次并且有3个内存加载（其中2个缓存并且非常快，但它仍然比重用寄存器慢）。

实际上，答案取决于您的编译器，您应该通过基准测试来检查。

Answer 3

这取决于编译器，但它们都应该是相同的。

首先让我们看一下案例B智能编译器会生成代码，只将值加载到寄存器中一次，因此无论是否使用其他变量都无关紧要，编译器会为mov指令生成操作码并有价值登记。因此B与A相同。

现在让我们比较A和C。我们应该看一下opeators []内联实现。 a[b]实际上是*(a + b)所以*(numbers + i)与numbers[i]相同，这意味着案例A和C是相同的。

所以我们总共(A==B) && (A==C) (A==B==C)如果你知道我的意思:)。

局部变量与阵列访问

3 个答案: