C语言深度解剖之——for循环优化

转载：点击打开链接 作者：chen825919148

1.8.2，循环语句的注意点

【建议1-27】在多重循环中，如果有可能，应当将最长的循环放在最内层，最短的循环放在最外层，以减少CPU跨切循环层的次数。

例如：

************************************以上是原文************************************

其实，右边的循环之所以比左边的效率高，本质原因并非是循环长短的问题，而是与程序访问的局部性和Cache命中率有关。计算机专业毕业的学生应该很清楚这个问题，在《操作系统》和《体系结构》课程中一般都会探讨此问题。我们知道，数组在计算机中是行优先存储的（即本行的最后一个元素与下一行的第一个元素地址相邻），左边的循环中，依次访问的是变量a[0][0]，a[1][0]，a[2][0]，……，a[99][0]，a[0][1]，a[1][1]，a[2][1]，……，a[99][1]，……这实际上是按照列优先的原则在访问数组元素。如果Cache容量相对于数组容量而言不够大，考虑一个极端情况，假设Cache只有一个块，只能存储一行数据，则每访问一个元素就会发生一次Cache失效，就需要访问一次主存，读入一块数据，导致存储系统效率低下，明显影响操作延迟。而右边的循环采用的是行优先访问原则，与元素存储顺序一致。基于同样的假设，此时只有访问新一行的第一个数据时才发生Cache失效，通过访问主存读入一块连续的数据（恰为数组的一行），此后访问同行数据便可直接使用Cache中缓存的数据，直到访问下一行的第一个数据。Cache失效率降低了，整个存储系统的平均访问延迟降低了，显然程序执行效率较高。

内外循环交换是优化程序性能的重要手段之一，右边程序的存储访问局部性较好，建议如此编程。