数组和指针效率比较

muhudai 2008-12-10 07:41:11
静态数组与动态数组,为什么运行时差别那么大,前者的速度是后者的约2倍(对于附件中的代码,我用的是C/C++,编译器为VC6,Release版本;试过其它编译器,情况类似)?前者是数组,物理地址连续;后者是指针,物理地址不连续导致寻址的速度存在差异?难道我要看看编译原理的书,才能明白其中的道理?

(1)

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
#include <ctime>

using namespace std;

const int MAX_SOL = 10000000;
const int MAX_LOOP = 10;

const double gAlfa = 0.92;
const double gSmall = 1.0E-30;

double bb[MAX_SOL], bw[MAX_SOL], bs[MAX_SOL], bp[MAX_SOL], bn[MAX_SOL], be[MAX_SOL], bt[MAX_SOL];
//double *bb, *bw, *bs, *bp, *bn, *be, *bt;

void new_sol();

void delete_sol();

void sol(int );

void main()
{
ofstream ofilout( "output.dat" );
if (! ofilout) {
cerr << "error: unable to open input file: "
<< "output.dat" << endl;
exit(0);
}

new_sol();

clock_t t_start = clock();

for ( int i = 0; i < MAX_LOOP; i++)
{
sol(i);
}

clock_t t_finish = clock();

delete_sol();

ofilout << setiosflags(ios::fixed) << setprecision(10);
ofilout << " Program takes CPU time "
<< static_cast<double>(t_finish - t_start) / CLOCKS_PER_SEC
<< " seconds." << endl;
ofilout.close();
}

void new_sol()
{
/*
bb = new double[MAX_SOL];
bw = new double[MAX_SOL];
bs = new double[MAX_SOL];
bp = new double[MAX_SOL];
bn = new double[MAX_SOL];
be = new double[MAX_SOL];
bt = new double[MAX_SOL];

for ( int i = 0; i < MAX_SOL; i++ )
{
bb[i] = 0.0;
bw[i] = 0.0;
bs[i] = 0.0;
bp[i] = 0.0;
bn[i] = 0.0;
be[i] = 0.0;
bt[i] = 0.0;
}
*/
}

void delete_sol()
{
/*
delete[] bb;
delete[] bw;
delete[] bs;
delete[] bp;
delete[] bn;
delete[] be;
delete[] bt;
*/
}

void sol(int times)
{
double temp, p1, p2, p3;

double temp_times = pow(times, 1.0 / MAX_LOOP);

for ( int k = 1; k < MAX_SOL; k++ )
{
temp = temp_times + pow(k, 1.0 / MAX_SOL);
bb[k] = - temp / ( 1. + gAlfa * ( bn[k] + be[k] ) );
bw[k] = - temp / ( 1. + gAlfa * ( bn[k] + bt[k] ) );
bs[k] = - temp / ( 1. + gAlfa * ( be[k] + bt[k] ) );
p1 = gAlfa * ( bb[k] * bn[k] + bw[k] * bn[k] );
p2 = gAlfa * ( bb[k] * be[k] + bs[k] * be[k] );
p3 = gAlfa * ( bw[k] * bt[k] + bs[k] * bt[k] );
bp[k] = 1. / ( temp + p1 + p2 + p3 - bb[k] * bt[k]
- bw[k] * be[k] - bs[k] * bn[k] + gSmall );
bn[k] = ( - temp - p1 ) * bp[k];
be[k] = ( - temp - p2 ) * bp[k];
bt[k] = ( - temp - p3 ) * bp[k];
}
}



(2)

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
#include <ctime>

using namespace std;

const int MAX_SOL = 10000000;
const int MAX_LOOP = 10;

const double gAlfa = 0.92;
const double gSmall = 1.0E-30;

//double bb[MAX_SOL], bw[MAX_SOL], bs[MAX_SOL], bp[MAX_SOL], bn[MAX_SOL], be[MAX_SOL], bt[MAX_SOL];
double *bb, *bw, *bs, *bp, *bn, *be, *bt;

void new_sol();

void delete_sol();

void sol(int );

void main()
{
ofstream ofilout( "output.dat" );
if (! ofilout) {
cerr << "error: unable to open input file: "
<< "output.dat" << endl;
exit(0);
}

new_sol();

clock_t t_start = clock();

for ( int i = 0; i < MAX_LOOP; i++)
{
sol(i);
}

clock_t t_finish = clock();

delete_sol();

ofilout << setiosflags(ios::fixed) << setprecision(10);
ofilout << " Program takes CPU time "
<< static_cast<double>(t_finish - t_start) / CLOCKS_PER_SEC
<< " seconds." << endl;
ofilout.close();
}

void new_sol()
{
bb = new double[MAX_SOL];
bw = new double[MAX_SOL];
bs = new double[MAX_SOL];
bp = new double[MAX_SOL];
bn = new double[MAX_SOL];
be = new double[MAX_SOL];
bt = new double[MAX_SOL];

for ( int i = 0; i < MAX_SOL; i++ )
{
bb[i] = 0.0;
bw[i] = 0.0;
bs[i] = 0.0;
bp[i] = 0.0;
bn[i] = 0.0;
be[i] = 0.0;
bt[i] = 0.0;
}
}

void delete_sol()
{
delete[] bb;
delete[] bw;
delete[] bs;
delete[] bp;
delete[] bn;
delete[] be;
delete[] bt;
}

void sol(int times)
{
double temp, p1, p2, p3;

double temp_times = pow(times, 1.0 / MAX_LOOP);

for ( int k = 1; k < MAX_SOL; k++ )
{
temp = temp_times + pow(k, 1.0 / MAX_SOL);
bb[k] = - temp / ( 1. + gAlfa * ( bn[k] + be[k] ) );
bw[k] = - temp / ( 1. + gAlfa * ( bn[k] + bt[k] ) );
bs[k] = - temp / ( 1. + gAlfa * ( be[k] + bt[k] ) );
p1 = gAlfa * ( bb[k] * bn[k] + bw[k] * bn[k] );
p2 = gAlfa * ( bb[k] * be[k] + bs[k] * be[k] );
p3 = gAlfa * ( bw[k] * bt[k] + bs[k] * bt[k] );
bp[k] = 1. / ( temp + p1 + p2 + p3 - bb[k] * bt[k]
- bw[k] * be[k] - bs[k] * bn[k] + gSmall );
bn[k] = ( - temp - p1 ) * bp[k];
be[k] = ( - temp - p2 ) * bp[k];
bt[k] = ( - temp - p3 ) * bp[k];
}
}
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lann64 2008-12-14
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没那么大差距吧。
用debug试了下,18.515s和20.171s
用release试, 15.734s和19.656s
huxuanhui 2008-12-14
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学习
pengzhixi 2008-12-12
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本身栈的访问速度比堆的访问速度应该要快些
就呆在云上 2008-12-12
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因此动态的有两倍的代码执行量
给你一个示例程序:
int main() {
int a[10];
int *b = new int[10];
a[2] = 10;
b[2] = 10;
delete []b;
}

看汇编就ok了:
	
a[2] = 10;
004113E7 mov dword ptr [ebp-24h],0Ah
b[2] = 10;
004113EE mov eax,dword ptr [b]
004113F1 mov dword ptr [eax+8],0Ah

差不多两倍了
luowin 2008-12-12
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你说是直接寻址快(静态数组,在栈中分配--物理地址连续),还是间接寻址快(动态数组,堆中分配--逻辑地址连续)
muhudai 2008-12-11
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但是我的程序中动态指针初始化时,是用数组赋值的,所以这里指针的地址也是连续的
帅得不敢出门 2008-12-10
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动态申请的不保证是连续的空间.
也要考虑物理内存换入换出的问题.
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具体差距怎么计算就不知道了。但是动态的肯定要运行地慢些吧。很多时候不连续的地址处理起来肯定不如连续的效率高。
muhudai 2008-12-10
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时钟放在了循环的前后,因此不用考虑指针初始化的时间。。
目 录 序言 前言 第1章 程序设计与算法 1 1.1 程序设计语言的发展 1 1.2 C语言的特点 2 1.2.1 C语言是中级语言 2 1.2.2 C语言是结构化语言 3 1.2.3 C语言是程序员的语言 3 1.3 C语言的程序结构 4 1.3.1 基本程序结构 4 1.3.2 函数库和链接 6 1.3.3 开发一个C程序 7 1.3.4 C语言的关键字 7 1.4 算法 8 1.4.1 流程图与算法的结构化描述 9 1.4.2 用N-S图描述算法 12 1.4.3 用PAD图描述算法 13 第2章 数据类型、运算符和表达式 14 2.1 C语言的数据类型 14 2.2 常量与变量 15 2.2.1 标识符命名 15 2.2.2 常量 16 2.2.3 变量 16 2.3 整型数据 16 2.3.1 整型常量 16 2.3.2 整型变量 17 2.4 实型数据 18 2.4.1 实型常量 18 2.4.2 实型变量 18 2.5 字符型数据 19 2.5.1 字符常量 19 2.5.2 字符串常量 19 2.5.3 转义字符 20 2.5.4 符号常量 20 2.5.5 字符变量 21 2.6 运算符 22 2.6.1 算术运算符 22 2.6.2 自增和自减 22 2.6.3 关系和逻辑运算符 23 2.6.4 位操作符 24 2.6.5 ?操作符 26 2.6.6 逗号操作符 27 2.6.7 关于优先级的小结 27 2.7 表达式 28 2.7.1 表达式中的类型转换 28 2.7.2 构成符cast 29 2.7.3 空格与括号 29 2.7.4 C语言中的简写形式 29 第3章 程序控制语句 31 3.1 程序的三种基本结构 31 3.2 数据的输入与输出 31 3.2.1 scanf()函数 31 3.2.2 printf()函数 33 3.2.3 getchar()函数与putchar()函数 36 3.2.4 程序应用举例 37 3.3 条件控制语句 38 3.3.1 if 语句 38 3.3.2 switch 语句 43 3.3.3 程序应用举例 45 3.4 循环控制语句 46 3.4.1 while语句 47 3.4.2 do... while 语句 49 3.4.3 for 语句 50 3.4.4 break与continue语句 53 3.4.5 程序应用举例 54 第4章 函数 57 4.1 函数说明与返回值 57 4.1.1 函数的类型说明 57 4.1.2 返回语句 58 4.2 函数的作用域规则 60 4.2.1 局部变量 60 4.2.2 全局变量 61 4.2.3 动态存储变量 62 4.2.4 静态存储变量 63 4.3 函数的调用与参数 63 4.3.1 形式参数与实际参数 64 4.3.2 赋值调用与引用调用 64 4.4 递归 64 4.5 实现问题 66 4.5.1 参数和通用函数 66 4.5.2 效率 66 4.6 函数库和文件 67 4.6.1 程序文件的大小 67 4.6.2 分类组织文件 67 4.6.3 函数库 67 4.7 C语言的预处理程序与注释 67 4.7.1 C语言的预处理程序 68 4.7.2 #define 68 4.7.3 #error 69 4.7.4 # include 69 4.7.5 条件编译命令 70 4.7.6 #undef 72 4.7.7 #line 73 4.7.8 #pragma 73 4.7.9 预定义的宏名 73 4.7.10 注释 73 4.8 程序应用举例 74 第5章 数组 78 5.1 一维数组 78 5.1.1 向函数传递一维数组 78 5.1.2 字符串使用的一维数组 79 5.2 二维数组 80 5.2.1 二维数组的一般形式 80 5.2.2 字符串数组 84 5.3 多维数组 85 5.4 数组的初始化 85 5.4.1 数组初始化 85 5.4.2 变长数组的初始化 86 5.5 应用程序举例 87 第6章 指针 91 6.1 指针指针变量 91 6.2 指针变量的定义与引用 92 6.2.1 指针变量的定义 92 6.2.2 指针变量的引用 93 6.3 指针运算符与指针表达式 94 6.3.1 指针运算符与指针表达式 94 6.3.2 指针变量作函数的参数 95 6.4 指针数组 96 6.4.1 指针与一维数组 97 6.4.2 指针与二维数组 99 6.4.3 数组指针作函数的参数 102 6.4.4 指针与字符数组 108 6.5 指针的地址分配 111 6.6 指针数组 112 6.7 指向指针指针 118 6.8 main函数的参数 121 第7章 结构体与共用体 125 7.1 结构体类型变量的定义和引用 125 7.1.1 结构体类型变量的定义 126 7.1.2 结构体类型变量的引用 127 7.1.3 结构体类型变量的初始化 127 7.2 结构体数组的定义和引用 129 7.3 结构体指针的定义和引用 135 7.3.1 指向结构体类型变量的使用 135 7.3.2 指向结构体类型数组指针的 使用 136 7.4 链表的建立、插入和删除 138 7.4.1 单链表 139 7.4.2 单链表的插入与删除 141 7.5 共用体 149 7.5.1 共用体的定义 149 7.5.2 共用体变量的引用 150 第8章 输入、输出和文件系统 153 8.1 缓冲文件系统 153 8.1.1 文件的打开与关闭 153 8.1.2 文件的读写 155 8.1.3 随机读写文件 163 8.2 非缓冲文件系统 166 8.3 文件系统应用举例 167 第9章 实用编程技巧 170 9.1 图形应用技巧 170 9.1.1 显示适配器类型的自动测试 170 9.1.2 屏幕图像的存取技巧 179 9.1.3 屏幕显示格式的控制方法 181 9.1.4 使图形软件脱离BGI的方法 182 9.1.5 拷贝屏幕图形的方法 183 9.1.6 随意改变VGA显示器显示颜色的 技巧 185 9.1.7 用随机函数实现动画的技巧 187 9.1.8 用putimage 函数实现动画的技巧 189 9.2 菜单设计技术 191 9.2.1 下拉式菜单的设计 191 9.2.2 选择式菜单的设计 194 9.2.3 实现阴影窗口的技巧 195 9.3 音响技巧 197 9.3.1 音乐程序设计 197 9.3.2 自动识谱音乐程序 200 9.3.3 实现后台演奏音乐的技巧 203 第10章 C++入门 205 10.1 面向对象的概念 205 10.1.1 面向对象的程序结构 205 10.1.2 C++的类 206 10.2 C++的输入与输出 207 10.3 类与对象 208 10.3.1 类的定义与对象的引用 209 10.3.2 构造函数与析构函数 211 10.3.3 函数重载 215 10.3.4 友元 216 10.4 对象指针 219 10.5 派生类与继承类 225 10.5.1 单继承的派生类 225 10.5.2 多继承的派生类 233 附录A 常用字符与ASCII代码对照表 238 附录B 习题 239

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