c - 效率：char 数组 vs int 数组

Question

我正在编写游戏并想使用数组来表示棋盘。我正在寻找效率，因为我要进行多次迭代。在这种情况下，int 数组或 char 数组对于棋盘表示来说似乎都很方便。在 int 数组和 char 数组中进行操作时，效率方面有什么区别吗？

我怀疑由于 char 数组的每个元素的大小为 1 字节，它可能会因为内存中的不同表示而变慢（考虑一台现代计算机，它至少有 32 位用于 int 表示）......我对吗？

提前致谢。

编辑：我要生成游戏树，这就是为什么效率如此重要，时间消耗的微小差异会产生巨大的差异。

Answer 1

对于哪个 CPU/s？

一些 CPU 不能直接访问比“某物”更小的东西，编译器需要生成“加载、移位和屏蔽”指令序列来访问单个字节。使用int应该赢得这种情况。

一些 CPU 可以毫无问题地访问字节。在这种情况下（如果涉及到足够多的数据，这很重要），问题可能是缓存大小和/或内存带宽；并且（至少对于 80x86）我希望char会赢，因为每个缓存行中都包含了更多的数据。

对于哪个算法/秒？

如果你能把 SIMD 扔进去，char很可能会赢。例如，使用 128 位 SIMD，您可以每条指令处理 16 个字节或每条指令 4（32 位）整数char，仅此一项就可能快 4 倍。

最好的建议是使用类似的东西：

#ifdef USE_INT
    typedef int thingy
#else
    typedef unsigned char thingy
#endif

然后，您可以对其进行概要分析并随时更改它。

Answer 2

chars 一般是 1 字节对齐的，ints 一般是 4 字节对齐的。假设您正在使用遵循此标准的机器，两个数组都将其内容存储为连续的内存块（int数组大小是数组大小的 4 倍char）。因此，就它们如何利用一块分配的内存而言，任何一个都不太可能有任何不同。

话虽如此，即使底层内存表示不同，我怀疑它会影响程序的吞吐量。

Answer 3

试试看。使用 gcc 的 -S 标志来获取汇编代码：

gcc -Wall -S code.c -o code.s

看看生成的代码长度是否有明显差异。这不一定是全部，因为您需要了解汇编程序才能判断差异。但它可能会给你一个提示 - 可能 int 和 char 将大致相同。

请注意，如果您混合类型，您几乎肯定会使用 char 数组获得稍慢的代码。因此，如果您将数据存储在 char 数组中，然后以某种方式使用 int 类型“处理”它，那么每次在两者之间进行转换时，您可能会获得额外的指令。用 -S 试试。