一个简单的多维数组取消引用会很慢吗？

Question

我很难理解我从 gprof 获得的输出。

我有一个简单的包装器 class 围绕着我需要在内存中连续的二维数组。

它的构造函数和我用来访问值的方法是：

Array2d::Array2d(int size, double initialValue)
: mSize(size) {
    data = new double *[size];
    data[0] = new double[size * size];

    for (int i = 1; i < size; ++i) {
        data[i] = data[0] + i * size;
    }

    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        for (int j = 0; j < size; ++j) {
            data[i][j] = initialValue;
        }
    }
}


double &Array2d::operator()(int i, int j) {
    return data[i][j];
}

在我正在处理的数字代码中，这是我从 gprof 获得的一个输出：

  %   cumulative   self              self     total           
 time   seconds   seconds    calls  ms/call  ms/call  name    
 49.33     34.80    34.80 43507867293     0.00     0.00  Array2d::operator()(int, int)
 18.05     47.53    12.73                             jacobi(Array2d&, Array2d&, int, int, double, double, double, int)

我很惊讶运行几乎 50% 的时间都花在了访问数组中的值上。

这个 Array2d class 取代了 std::vector<double> 的使用，速度更快。

我在这里没理解什么？

Answer 1

I'm surprised to see that almost 50% of the running time is spent accessing values from the array.

在没有看到您的代码的情况下，我们不能说太多。编写单次调用百分比较高的代码很容易。考虑

int main() { 
    while(true){ 
        foo(); 
    }
}

分析器会告诉您接近 100% 的运行时间花在 foo 上。这是否意味着 foo 很慢？不，我们不知道。

您从探查器中获得的百分比更像是在提示您代码中热点的位置。如果您知道 50% 的时间花费在一个特定的函数调用上，那么您就知道这是提高性能的一个很好的候选者。如果你优化这个函数调用，你可以实现高达 x2 的加速（cf amdahls law）。

另一方面，一个仅使用总运行时间 0.1% 的函数可以快 1000 倍，而不会对总运行时间产生重大影响。

无论您的元素访问是慢还是快，您只能知道是否实现了第二个变体，将代码中的其他所有内容保持原样并重复分析。导致更高百分比的变体表现更差。

一个简单的多维数组取消引用会很慢吗？

Can a simple multi-dimensional array dereference be slow?

c++

pointers

gprof