C语言 嵌套for循环中的性能计算

Question

void row_order (){
char A[1024][1024] = {0};
char B[1024][1024] = {0};
char C[1024][1024] = {0};

for(int i = 0 ; i<1024;i++){
for(int j = 0 ; j<1024;j++){
C[i][j] = A[i][j] * B[i][j];
}
}
}
int main() {
for(int i = 0 ; i< 1000; i++){
row_order();
}
}

= =比;C[j][i] = A[j][i] * B[j][i];

通过交换C数组中的i和j变量，代码的性能提高了400%。原因是什么?[我][j][j][我]

Answer 1

在第一种情况下，C[i][j] = A[i][j] * B[i][j];，您访问附近位置的内存。

例如，对于i=0,j=0和1，您将访问A[0][0],A[0][1]，它们接近位置。所以当CPU加载A[0][0]时，它有机会放入缓存A[0][0],A[0][1],A[0][2]…后面的值

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在第二种情况下，C[j][i] = A[j][i] * B[j][i];，您访问远位置的内存。

例如，对于i=0,j=0和1，您将访问A[0][0]和A[1][0]，它们的位置较远。因此，当CPU加载A[0][0]时，它没有机会加载

之后要处理的值

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你可以在这里测试:tio.run

行为与int相同(减小数组大小)。

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关于cache的一些阅读:

• https://dzone.com/articles/optimizing-memory-access-with-cpu-cache
• http://pld.cs.luc.edu/courses/264/spr19/notes/cache.html

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请注意，使用-O2选项，您的代码将更快，因为它可以优化，尝试在这里看到它godbolt.org