如何在不使用循环的情况下快速打印由指向指针的指针组成的二维字符数组？

Question

我正在制作 ASCII 游戏，我需要性能，所以决定使用 printf()。但是有一个问题，我将我的 char 数组设计为多维 char ** 数组，打印它输出的是内存垃圾而不是数据。我知道可以使用 for 循环打印它，但性能会以这种方式迅速下降。我需要像静态数组[][] 一样打印它。有什么办法吗？

我做了一些工作和不工作数组的例子。我只需要 printf() 来处理 nonWorking 数组。

编辑：在 Win 10 上使用 Visual Studio 2015，是的，我测试了性能，cout 比 printf 慢得多（但我真的不知道为什么会这样）

#include <iostream>
#include <cstdio>

int main()
{
    const int X_SIZE = 40;
    const int Y_SIZE = 20;

    char works[Y_SIZE][X_SIZE];
    char ** notWorking;

    notWorking = new char*[Y_SIZE];
    for (int i = 0; i < Y_SIZE; i++) {
        notWorking[i] = new char[X_SIZE];
    }

    for (int i = 0; i < Y_SIZE; i++) {
        for (int j = 0; j < X_SIZE; j++) {
            works[i][j] = '#';
            notWorking[i][j] = '#';
        }
        works[i][X_SIZE-1] = '\n';
        notWorking[i][X_SIZE - 1] = '\n';
    }
    works[Y_SIZE-1][X_SIZE-1] = '\0';
    notWorking[Y_SIZE-1][X_SIZE-1] = '\0';

    printf("%s\n\n", works);
    printf("%s\n\n", notWorking);

    system("PAUSE");
}

注意：我想我可以制作某种缓冲区或静态数组来复制和显示数据，但我想知道如果没有它是否可以做到。

Answer 1

如果您想打印带有printf 且没有循环的二维结构，您需要将其作为连续的一维C 字符串呈现给printf。由于您的游戏需要以 2D 结构访问字符串，因此您可以将指针数组放入这个平面结构中，如下所示：

指针数组将缓冲区划分为二维结构，而缓冲区本身可以由printf 打印，因为它是一个连续的 C 字符串。

下面是相同的代码结构：

// X_SIZE+1 is for '\n's; overall +1 is for '\0'
char buffer[Y_SIZE*(X_SIZE+1)+1];
char *array[Y_SIZE];
// Setup the buffer and the array
for (int r = 0 ; r != Y_SIZE ; r++) {
    array[r] = &buffer[r*(X_SIZE+1)];
    for (int c = 0 ; c != X_SIZE ; c++) {
        array[r][c] = '#';
    }
    array[r][X_SIZE] = '\n';
}
buffer[Y_SIZE*(X_SIZE+1)] = '\0';
printf("%s\n", buffer);

Demo.

Answer 2

您可以采取一些措施来提高性能：

• 绝对没有理由拥有一个指针数组，每个指针都指向一个数组。这将导致堆碎片，因为您的数据最终会遍布整个堆。在相邻单元中分配内存在速度方面有很多好处，例如它可能会提高数据缓存的使用率。

  相反，分配一个真正的二维数组：

  char (*array2D) [Y] = new char [X][Y];
  

• printf 和 cout 都非常慢，因为它们具有大量开销和您不需要的额外功能。由于它们只是系统特定控制台功能的高级包装器，因此您应该考虑直接使用系统特定功能。例如，Windows console API。但是，它会使您的程序不可移植。

  如果这不是一个选项，您可以尝试使用puts 而不是printf，因为它的开销要少得多。

• printf/cout 的主要性能问题是它们写入“标准输出流”的末尾，这意味着您不能在您喜欢的地方写入，但总是在屏幕底部。每次更改某些内容时都强制您不断重绘整个内容，这会很慢并且可能会导致闪烁问题。

  旧的 DOS/Turbo C 程序使用称为 gotoxy 的非标准函数解决了这个问题，它允许您移动“光标”并在您喜欢的地方打印。在现代编程中，您可以使用控制台 API 函数来执行此操作。 Example for Windows.

• 您可以/应该将图形与程序的其余部分分开。如果您只有一个线程处理图形和主线程处理算法，图形更新将更顺畅，而无需等待程序正在执行的任何其他操作。但是，它使程序更加先进，因为您必须考虑线程安全问题。