c++ - 当我访问数组的元素时，硬件级别会发生什么？

Question

int arr [] = {69, 1, 12, 10, 20, 113};

当我这样做时会发生什么

int x = a[3];

????

我一直觉得 a[3] 的意思是这样的:

"从内存地址arr开始。向前走 3 个内存地址。获取该内存地址处表示的整数。"

但后来我对哈希表的工作原理感到困惑。因为如果将哈希表实现为“桶”数组(就像教授在本次讲座中所说:https://www.youtube.com/watch?v=UPo-M8bzRrc)，那么您仍然必须走到您需要的桶；因此，它们的访问效率并不比数组高。

有人可以帮我解决这个问题吗？

Answer 1

将内存想象成一个包含两列的大表:

+---------+-------+
| ADDRESS | VALUE |
+---------+-------+
|     ... |   ... |
+---------+-------+
|     100 |    69 |  <-- &arr[0] is 100
+---------+-------+
|     101 |     1 |
+---------+-------+
|     102 |    12 |
+---------+-------+
|     103 |    10 |  <-- &arr[3] is 103
+---------+-------+
|     104 |    20 |
+---------+-------+
|     105 |   113 |
+---------+-------+
|     ... |   ... |
+---------+-------+

我想强调的是，这是一个高度简化的模型，但它应该能让您了解正在发生的事情。您的计算机知道您的数组从 address 100 开始。而且，由于给定数组中的所有元素大小相同，您可以通过向起始地址添加 +3 轻松访问数组的第三个元素。计算机不需要“走到”数组的第三个元素，它只是简单地获取存储在内存中地址 100 + 3 的值。

如果你想看一个实际的例子，编译并运行下面的代码:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a[] = { 1, 2, 3 };
    cout << "Address of a:\t\t" << &a[0] << endl;
    cout << "Address of a[2]:\t" << &a[2] << endl;
    return 0;
}

记下 a 的地址。假设您的计算机使用 32 位整数，您应该看到 a[2] 的地址只是 a + 2*4 的地址。它添加 2*4 而不仅仅是 2 的原因是因为每个整数实际上使用 4 个字节的内存(即单个值将跨越 4 个地址)。