C 二維陣列還是一維陣列？

記得剛學習c++那會這個問題曾困擾過我，後來慢慢形成了不管什麼時候都用一維陣列的習慣，再後來知道了在一維陣列中提出首列元素位址進行二維呼叫的辦法。可從來沒有細想過這個問題，最近自己寫了點**測試下，雖然還是有些不明就裡，不過結果挺有意思。

為了避免編譯器優化過度，用的是寫操作，int，測試分為不同大小的空間，同樣大小空間不同的行和列數。分別記錄逐行寫入，逐列寫入，按間隔寫入，空間申請和釋放的時間。

測試**

一維陣列的申請和釋放

1
//create
2int *m = new
int[n_row *n_col];34
//free
5 delete  m;

二維陣列的申請和釋放

1
//create
2int **m = new
int*[n_row];
3for ( int i = 0; i < n_row; ++i )
4     m[i] = new
int[n_col];56
//free
7for ( int i = 0; i < n_row; ++i )
8delete  m[i];
9 delete  m;

逐行寫入

1
for ( int i = 0; i < n_row; ++i )
2        
8 }

逐列寫入

1
for ( int j = 0; j < n_col; ++j )
2        
8 }

按間隔寫入

1
for ( int i = 0; i < n_row; ++i )
210 }

不是很確定這種測試是否很合理，不過大體上能體現我要測的東西了。需要注意的是逐行寫入中為了簡便我用的是寫入乙個叫answer的變數，其實情況應該更泛化，否則用memset或者std::fill也許會更快？逐列寫入的**本科課程級別的典型反面**例子，這裡也僅僅是為了測試。

僅僅從編譯的角度來看主要的差別在下面兩句：

1 matrix[i * n_col + j] =answer;
2 matrix[i][j] = answer;

來看一下對應的彙編**：

1
;matrix[i * n_col + j] = answer;
2mov
edx, dword ptr _i$3[ebp]
3imul
edx, dword ptr _n_col$[ebp]
4add
edx, dword ptr _j$2[ebp]
5mov
eax, dword ptr _matrix$[ebp]
6mov
ecx, dword ptr _answer$[ebp]
7mov    dword ptr [eax+edx*4], ecx

1
;matrix[i][j] = answer;
2mov
ecx, dword ptr _i$4[ebp]
3mov
edx, dword ptr _matrix$[ebp]
4mov    eax, dword ptr [edx+ecx*4]5
movecx, dword ptr _j$3[ebp]
6mov
edx, dword ptr _answer$[ebp]
7mov    dword ptr [eax+ecx*4], edx

都是6條指令，體系學得不好，所以也看不出哪個更快。這裡用的是visual studio編譯，因為本人gcc用得不熟，不知道怎麼生成這麼直觀的彙編和c++對應，效率上而言linux下還是比windows高一些，不過為了統一，之後的測試也基於windows。當然上面的是沒有優化的編譯，如果開了優化(vs /o2)，彙編指令大概也都是4、5條的樣子，因為/o2優化後的彙編**結構不是很直觀，這裡就不貼了。（另一方面也是由於我的彙編水平很弱，看不出什麼）

除了直接使用一維和二維陣列，也可以對一維陣列進行二維索引，方法是把一維陣列中所有對應第一列的元素的位址單獨作為乙個指標陣列，這樣本質上還是一維陣列，但是實現了形式上的二維陣列呼叫，這種辦法空間申請的**如下：

1
//create
2int **m = new
int*[n_row];
3int *block = new
int[n_row *n_col];
4for ( int i = 0; i < n_row; ++i )
5     m[i] = &block[i *n_col];
6return m;

釋放的**和二維陣列相同。

用一維陣列模擬二維呼叫的優點是既保證了記憶體空間的連續性，又保持了二維呼叫的**易維護的優點。不過需要注意的是，由於是二維索引，彙編**和二維陣列還是一樣的。

測試結果

執行上面的**，在不同行數和列數下，迴圈執行取平均值，結果如下：

記憶體的申請和釋放：

逐行訪問

逐列訪問

按間隔訪問

分析

記憶體的連續性：一維陣列顯然有著比二維陣列更好的連續性，我忘了以前是在哪看到的乙個形象的字元畫說明一維陣列和二維陣列的區別，大概是下面這樣子：

一維陣列：

┌--┬--┬--┬--┬- 
|  |  |  |  | ...
└--┴--┴--┴--┴-

二維陣列：

┌--┬--┬--┬--┬- 
|  |  |  |  | ...
└--┴--┴--┴--┴-
|  |  |
|  |  v
|  | ┌--┬--┬--┬-
|  | |  |  |  | ...
|  | └--┴--┴--┴-
|  v
| ┌--┬--┬--┬--┬-
| |  |  |  |  | ...
| └--┴--┴--┴--┴-
v ┌--┬--┬--┬--┬--┬-
|  |  |  |  |  | ...
└--┴--┴--┴--┴--┴-

快取命中率：快取是sram，記憶體是dram，效率差很多，所以如果能提高快取中的命中率，效率能提高很多。其實這和上一條其實也有關聯，顯然連續的記憶體命中率會高，不過如果申請的記憶體空間非常大那具體問題得具體分析了。

指令執行速度：由於早年體系沒學好，所以我也不知道這條有多大影響，另外現在的電腦都是多核的，作為不搞多核算法的人，不太懂會有多大影響。

對照結果可以看到基本上而言一維陣列的效率完爆二維陣列，尤其是記憶體申請和小記憶體訪問的情況，總體而言效率上一維陣列》一維陣列的二維引用》二維陣列。不過也有比較有意思的發現：1) 逐行訪問的時候，在開闢記憶體空間小的時候一維陣列二維索引效率高於二維陣列，而大記憶體情況下卻變慢了。2) 逐列訪問基本符合預期，一維陣列和一維陣列二維索引效率接近，二維索引效率略低，但是都優於二維陣列。3) 按間隔訪問的時候一維陣列大幅快於逐行訪問，不太懂這是為什麼，是否我電腦是多核的影響？還是說vs的o2編譯的作用？

純屬蛋疼的測試，也相當不嚴謹，希望有體系知識比較豐富的大拿指點一二。

C 二維陣列還是一維陣列？

陣列（一維陣列二維陣列）

c 一維陣列，二維陣列，多維陣列。

Javascript 陣列一維陣列二維陣列

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