c++ - 为什么内存访问这么慢？

Question

我遇到了与内存访问有关的非常奇怪的性能问题。代码片段是:

#include <vector>
using namespace std;

vector<int> arrx(M,-1); 
vector< vector<int> > arr(N,arrx);

...
for(i=0;i<N;i++){
  for(j=0;j<M;j++){
    //>>>>>>>>>>>> Part 1 <<<<<<<<<<<<<<
    // Simple arithmetic operations
    int n1 = 1 + 2;  // does not matter what (actually more complicated)
    // Integer assignment, without access to array
    int n2 = n1;

    //>>>>>>>>>>>> Part 2 <<<<<<<<<<<<<<
    // This turns out to be most expensive part
    arr[i][j] = n1;
  }
}

N 和 M - 是 1000 - 10000 左右的一些常数。当我编译此代码(发布版本)时，如果第 2 部分被注释，大约需要 15 个时钟来完成它。对于这部分，执行时间上升到 100+ 个时钟，因此慢了将近 10 倍。我希望赋值操作比简单的算术操作便宜得多。如果我们不使用数组，这实际上是正确的。但是对于那个数组，分配似乎要昂贵得多。我还尝试了 1-D 数组而不是 2-D - 结果相同(2D 显然更慢)。我还使用了 int** 或 int* 而不是 vector< vector< int >> 或 vector< int > - 结果还是一样。

为什么我在数组赋值中的表现如此糟糕，我可以修复它吗？

编辑:另一个观察:在给定代码的第 2 部分中，如果我们将赋值从

更改为

arr[i][j] = n1;  // 172 clocks

到

n1 = arr[i][j];  // 16 clocks

速度(评论中的数字)上升。更有趣的是，如果我们改变这一行:

arr[i][j] = n1; // 172 clocks

到

arr[i][j] = arr[i][j] * arr[i][j]; // 110 clocks

速度也高于简单分配从内存读取和写入内存有什么区别吗？为什么我会得到如此奇怪的表现？

提前致谢!

Answer 1

你的假设真的是错误的...

1. 写入主内存比做一个简单的加法要慢得多。
2. 如果你不写，那就是很可能会完全优化循环。