如何在 C++ 中提高二维数组的性能

Question

我有一个会被调用数百万次的低级函数，所以它应该非常高效。当我在 Linux 中使用“gprof”时，我发现部分代码占用了函数总计算量的 60%（其余部分是求解三次方程的根）。这里Point是一个数据结构，有x和v，会被转换成矩阵供以后使用。这个想法是用第一行减去每一行。代码如下所示

    double x[4][3] = {0}, v[4][3] = {0};
    for (int i = 0; i < 4; ++i){
        for (int j = 0; j < 3; ++j){
            v[i][j] = Point[i]->v[j];
            x[i][j] = Point[i]->x[j];
        }
    }
    for (int i = 1; i < 4; ++i){
        for (int j = 0; j < 3; ++j){
            v[i][j] = v[0][j] - v[i][j];
            x[i][j] = x[0][j] - x[i][j];
        }
    }

谁能告诉我这段代码的问题？为什么它的表现如此糟糕？

Answer 1

您可以一次完成所有操作：

double x[4][3] = {
    { Point[0]->x[0], Point[0]->x[1], Point[0]->x[2] }
};
double v[4][3] = {
    { Point[0]->v[0], Point[0]->v[1], Point[0]->v[2] }
};

for (int i = 1; i < 4; ++i){
    for (int j = 0; j < 3; ++j){
        x[i][j] = x[0][j] - Point[i]->x[j];
        v[i][j] = v[0][j] - Point[i]->v[j];
    }
}

您甚至可以将其提升到一个新的水平，并将整个内容放入 x 和 v 的初始化程序中。

或者，如果Point 中的x 和v 都是连续数组：

double x[4][3], v[4][3]; // no init

// fill entire arrays
for (int i = 0; i < 4; ++i){
    memcpy(x[0], Point[0]->x, sizeof(x[0]));
    memcpy(v[0], Point[0]->v, sizeof(v[0]));
}

for (int i = 1; i < 4; ++i){
    for (int j = 0; j < 3; ++j){
        x[i][j] -= Point[i]->x[j];
        v[i][j] -= Point[i]->v[j];
    }
}