分享

for循环嵌套的效率

 思想年代 2017-10-31

有人说,两个嵌套的for循环,把循环次数多的放在里面,效率会比较高。

这是个老话题了。网上的讨论很多。我记得我第一次见到这个问题的时候还在上高中。今天就简单的总结一下吧。

先上代码:
void test1()
{
 long dt = DateTime.Now.Ticks;
 for (int i = 0; i < 1000000; i++)
 {
  for (int j = 0; j < 10; j++)
  {
   a[i,j] = 0;
  }
 }
 Console.WriteLine("test1:{0}",DateTime.Now.Ticks - dt);
}

void test2()
{
 long dt = DateTime.Now.Ticks;
 for (int j = 0; j < 10; j++)
 {
  for (int i = 0; i < 1000000; i++)
  {
   a[i,j] = 0;
  }
 }
 Console.WriteLine("test2:{0}",DateTime.Now.Ticks - dt); 
}

有书上说是方法2快,道理是大的循环放在里面,效率会比较高。

不过实际的结果,一般都是方法1快,而且快很多。这是为什么呢?
这是因为当CPU从内存获取数据到cache的时候,是一块一块获取的。因此,如果我们的程序总是顺序的访问内存,那么cache的利用率就会比较高了,会大大减少系统换页的次数,提高程序运行的效率。

对于多维数组,每行的最后一个数据后面,紧接着的是下一行的第一个。因此,方法1是顺序访问内存,方法2则是跳跃性的访问内存。这样一来,谁快谁慢自然就很明了了。

不过,并不能因此就说书上说错了,更不能说把大的循环放在外面才会更高效。

再看下面的代码:
void test3()
{
 long k = 0;
 long dt = DateTime.Now.Ticks;
 for (int i = 0; i < 1000000; i++)
 {
  for (int j = 0; j < 10; j++)
  {
   k++;
   if (k > 100000)
    k++;
  }
 }
 Console.WriteLine("test3:{0}",DateTime.Now.Ticks - dt); 
}

void test4()
{
 long k = 0;
 long dt = DateTime.Now.Ticks;
 for (int j = 0; j < 10; j++)
 {
  for (int i = 0; i < 1000000; i++)
  {
   k++;
   if (k > 100000)
    k++;
  }
 }
 Console.WriteLine("test4:{0}",DateTime.Now.Ticks - dt); 
}

实际的测试结果支持了大循环在内部会快一些的说法,虽然快的幅度很有限吧。

出现这个问题的原因,在于CPU的流水线长度和预判断功能的强弱。如果CPU流水线长,而预判定功能又很准确,那方法4的效率将超过方法3很多。如果流水线很长,但是预判定功能不好,方法4就不一定比方法3快了,甚至还会慢很多。

比如高频率的P3 CPU,流水线短,分支预判功能效果好,在上面测试方法3和方法4就区别不大。再比如低频率的P4 CPU,流水线很长,但是预判定效果差,方法4在这上面就会吃大亏。

所以,把大的循环放在最里面,并不是永恒不变的硬道理。究竟要如何取舍,还得根据实际的硬件情况和软件逻辑来做选择。更好的方法就是,选择一个合适的设计结构,避免陷入上面的问题。唯一的真理就是:实际测试一下,用事实说话。

附:测试结果:
方法:时间(tick)
test1:2187500
test1:1875000
test1:1718750
test1:1718750
test1:1718750
test2:4375000
test2:4375000
test2:4218750
test2:4375000
test2:4375000
test3:1562500
test3:1406250
test3:1562500
test3:1406250
test3:1562500
test4:1093750
test4:1250000
test4:1406250
test4:1250000
test4:1250000

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多