将值分配给二维数组的最优化方法是什么？ [复制]

Question

我想知道给二维数组赋值的最佳方式是什么？

说，我想将值 12 分配给下面的数组。

for (int i = 0; i < m; i+++)
    for (int j = 0; j < n; j++)
        array[i][j] = 10

如果没有for 循环，有没有更好的方法来做到这一点？

Answer 1

您的代码很好，可读且简单，除了拼写错误。只要确保i 和j 使用与n 和m 相同的类型即可。

#define N 10
#define M 10
    int array[M][N];
    for (int i = 0; i < M; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++)
            array[i][j] = 0;
    }

以这种方式编写代码的优点是它适用于平面二维数组int array[M][N] 和数组数组int *array[M] 以及指向数组数组int **array 的指针。

如果数组是整数的平面二维数组并且值为0，则有另一种选择：

memset(array, 0, sizeof(array[0][0]) * M * N);

但它只适用于内存中所有位置都具有相同字节的非常特定的值。对于常规二进制补码架构的 0 和 -1 以及 254 个其他不太明显的值（共 40 亿个），情况就是如此。

您还可以初始化一行并将其复制到以下行...

此类优化令人困惑、容易出错且不必要，因为modern optimizing compilers 会为此生成非常高效的代码：

#define M 10
#define N 10
void clear_matrix(int array[M][N]) {
    for (int i = 0; i < M; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++)
            array[i][j] = 0;
    }
}

注意事项：

• 代码正确性总是胜过优化：快速获得错误结果的目的是什么？
• 始终在优化之前进行基准测试和分析，并首先关注作为明显目标的瓶颈。
• 矩阵初始化不太可能成为瓶颈。如果是这样，您的算法可能有问题。
• 与微优化相比，找到更好的算法并降低复杂性是一项更有成效的工作。

Answer 2

这个问题几乎不可能回答。简单测试：

#define ROWS 1000
#define COLS 4000

int arr[ROWS][COLS];

void __attribute__((noinline)) set(int val)
{
    for(size_t col = 0; col < COLS; col++)
    {
        arr[0][col] = val;
    }
    for(size_t row = 1; row < ROWS; row++)
    {
        memcpy(arr[row], arr[0], sizeof(arr[0]));
    }
}

void __attribute__((noinline)) set1(int val)
{
    static int arr1[COLS];
    for(size_t col = 0; col < COLS; col++)
    {
        arr1[col] = val;
    }
    for(size_t row = 0; row < ROWS; row++)
    {
        memcpy(arr[row], arr1, sizeof(arr1));
    }
}


void __attribute__((noinline)) set2(int val)
{
    for(size_t row = 0; row < ROWS; row++)
        for(size_t col = 0; col < COLS; col++)
        {
            arr[row][col] = val;
        }
}


int main(void)
{
    clock_t begin, end;
    double time_spent;

    begin = clock();
    for(int x = 0; x < 1000; x++)
    {
        set(x);
    }

    end = clock();
    time_spent = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;

    printf("%f\n", time_spent);

    begin = clock();

    for(int x = 0; x < 1000; x++)
    {
        set1(x);
    }
    end = clock();
    time_spent = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("%f\n", time_spent);


    begin = clock();

    for(int x = 0; x < 1000; x++)
    {
        set2(x);
    }
    end = clock();
    time_spent = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("%f\n", time_spent);

}

Godbolt 显示循环方法最快： https://godbolt.org/z/K9Gcbs

1.162777
1.009047
0.973361

但是通过 ubuntu 20.4 64 位测试（相同的编译器版本，相同的编译器选项）给出的结果正好相反。

0.542433
0.502667
0.936434

因此结论是：始终进行基准测试。不要相信意见和神话。