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有人说：“任何可以通过数组下标实现的操作，也可以用指针来完成，指针版本一般会更快”。

我怀疑上面的结果，所以我做了以下测试：</p>

在下面的文章中，我们不关心编译器优化。关于编译器优化如何影响指针和数组之间的效率，请注意：效率：数组与指针

（Visual Studio 2010，调试模式，无优化）

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[] = {10,20,30};
    int* ap = a;

    long counter;

    int start_time, end_time;
    int index;

    start_time = GetTickCount();
    for (counter = 1000000000L; counter>0; counter--)
    {
        *(ap+1) = 100;
    }
    end_time = GetTickCount();
    printf("10 billion times of *ap = %d\n", end_time-start_time);

    start_time = GetTickCount();
    for (counter = 1000000000L; counter>0; counter--)
    {
        a[1] = 101;
    }
    end_time = GetTickCount();
    printf("10 billion times of a[0] = %d\n", end_time-start_time);

    return 0;
}

结果是：</p> 

10 billion times of *ap = 3276
10 billion times of a[0] = 3541

指针似乎有点快。但是对比了拆机后，我陷入了更深的困惑。</p>

（Visual Studio 2010，调试模式，无优化）

; 17   :         *(ap+1) = 100;
mov eax, DWORD PTR _ap$[ebp]
mov DWORD PTR [eax+4], 100          ; 00000064H

; 25   :         a[1] = 101;
mov DWORD PTR _a$[ebp+4], 101       ; 00000065H

从汇编输出来看，通过指针访问内存需要 2 条指令，而数组只需要 1 条指令。

为什么数组执行的指令更少，但它所花费的时间并不比指针少？

它与cpu缓存相关联吗？如何修改我的测试代码来证明它？

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首先也是最重要的，C 语言没有速度。这是 C 的实现引入的一个属性。例如，C 没有速度，但 GCC 编译器生成的代码的速度可能与 Clang 编译器生成的代码不同，而且它们都可能生成的代码超出 -执行由 Cint 或 Ch 解释器产生的行为。所有这些都是 C 实现。其中一些比其他的慢，但速度无论如何不能归因于 C！

C标准的6.3.2.1说：

除非它是 sizeof 运算符、_Alignof 运算符或一元 & 运算符的操作数，或者是用于初始化数组的字符串文字，否则类型为 ''array of type'' 的表达式将转换为具有type ''pointer to type'' 指向数组对象的初始元素并且不是左值。

这应该表明您的代码*(ap+1)和a[1]代码中都是指针操作。此翻译将在 Visual Studio 的编译阶段发生。因此，这不应该对运行时产生任何影响。

关于“数组下标”的6.5.2.1说：

其中一个表达式应具有类型“指向完整对象类型的指针”，另一个表达式应具有整数类型，并且结果具有类型“类型”。这似乎表明数组下标运算符实际上是一个指针运算符......

正如我们之前假设的，这ap[1]确实是一个指针操作的确认。然而，在运行时，数组已经被转换为指针。性能应该相同。

……那么，为什么它们不一样？

您使用的操作系统有什么特点？它不是一个多任务、多用户的操作系统吗？假设操作系统要在不中断的情况下完成第一个循环，然后中断第二个循环并将控制权切换到不同的进程。这种中断不会使您的实验无效吗？您如何衡量任务切换引起的中断频率和时间？请注意，这对于不同的操作系统会有所不同，并且操作系统是实现的一部分。

你使用的CPU有什么特点？它是否有自己的快速内部机器代码缓存？假设你的整个第一个循环，它包含的计时机制很好地适合代码缓存，但第二个循环被截断了。这不会导致缓存未命中，并且在您的 CPU 从 RAM 中获取剩余代码时等待很长时间吗？您如何测量由缓存未命中引起的中断时间？请注意，这对于不同的 CPU 会有所不同，并且 CPU 是实现的一部分。

这些问题应该引发一些问题，例如“这个微优化基准是否解决了有意义或重要的问题？”。优化的成功取决于问题的大小和复杂性。找到一个重要问题，解决它，分析解决方案，优化它并再次分析它。这样，您可以提供有关优化版本的速度有多快的有意义的信息。你的老板会对你更满意，只要你不透露优化可能只与你的实施相关，正如我之前提到的。我敢肯定，您会发现最不担心的是数组取消引用与指针取消引用。

于 2013-04-05T15:13:02.470 回答