Question

我目前正在为大学开发用C语言开发的游戏板。老师提供了一些代码，他将板子存储在内存中的方式是一维数组，板子有16个元素（4x4板子），第0行位于位置[0，3]，第2行位于位置[ 4，7] ..等。他还使用下面的函数将二维坐标（i，j）转换为一维坐标，以便正确访问右侧板位置（以下函数）。该板将由多个线程管理，也许这将有助于多线程同步？我的问题是：将电路板存储在具有4行4列的二维数组中（矩阵）会降低效率吗？

int linearConv(int i, int j){
  return j*dim+i;
}
char* getBoardPlaceStr(int i, int j){
  return board[linearConv(i, j)].v;
}

PS：而且，是否正在访问数组[0]之类的错误，取消引用指针（即* pointer），访问不需要关键区域的struct成员（即struct.member或sutuct-> member）原子操作？

Answer 1

以4行4列的二维阵列（矩阵）存储板效率较低吗？

两者：

T board[4][4];

并且：

T board[4 * 4];

具有相同的大小，对齐方式和布局。通常，任何维数组中的元素都连续存储而没有任何间隙（否则指针算法将不起作用）。

使用[j][i]和[j * 4 + i]访问元素在汇编中进行相同的计算。

换句话说，这两者之间没有性能或空间上的差异。

Answer 2

数组中的元素在内存中彼此相邻，具有任意维度。

但是，直接访问这些元素的访问权限对效率有很大影响，例如出于缓存目的。

在计算机科学中，存在一种称为局部性原理的东西。无论是空间还是时间。

关于数组，我们得到了空间的局部性，它表示访问arr[1][1]处的元素也会可能也会导致访问元素arr[1][2]的情况。

查看this answer，了解如何访问数组（行/列）如何影响效率。

Answer 3

此板将由多个线程管理，也许这会有所帮助有多线程同步？

我认为没有理由期待。

我的问题是：它少吗可以将电路板有效地存储在二维阵列（矩阵）中 4行4列？

不，在C语言中，将电路板存储在真正 2D数组中的效率也不低。内存中的布局与您所描述的1D布局没有区别，因此用于检索元素的索引计算完全等同于所提供的代码。

某些其他语言（例如Java）的情况却并非如此，在Java中，每个维度都需要单独的指针取消引用，并且数组（作为对象）具有除元素之外的其他关联数据和元数据。像这样的数据结构也可以用C形成，但是尽管可以像多维数组一样对其建立索引，但实际上其结构和布局是完全不同的。

尽管您要询问的一维和二维情况在逻辑上是等效的，但值得一提的是，在不太可能的情况下，编译器选择不内联对linearConv()的调用。您提供的特定代码，插入该功能会使一维版本的效率比二维版本低。

此外，正在访问数组[0]之类的错误，取消引用指针（即* pointer），访问struct成员（即struct.member或 sutuct-> member）不需要关键区域的原子操作？

不，按照您的意思，这些都不是原子的。

一维数组和二维数组（矩阵）之间有效率差异吗？

3 个答案: