C 为什么初始化一个大小为2的幂的矩阵很慢？

这让我困惑了几个星期，没有人能给出某种答案。把它当作圣诞礼物，并请张贴你可能有的任何解释

我很高兴向我的学生展示，初始化矩阵（在C中）在“按列”完成时要慢一些

借

或

差别消失了

第二个更令人费解的观察结果是，在这种情况下，不是通常的初始化效率较低。我会在“2的力量是伟大的”中填入这一点。 初始化的慢反转版本与正常版本一样快

你对此有什么看法

注意事项：

• 我在运行debian

• gcc（6.3）和clang（3.8）也会发生同样的情况

• 在堆或堆栈中分配似乎没有什么区别

• gcc/clang的优化选项没有什么区别（除了使两个版本更快）

• 显然，生成的程序集没有做任何奇怪的事情（一位同事说）

• 在较大的尺寸上，正常初始化更快。奇怪的事实是，与其他整数相比，二次幂上的反向初始化速度较慢（对于

  4096

  的

  SIZE

  ），速度要慢25%

以下是我在测试这些东西时使用的完整代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>


int duration(struct timeval start, struct timeval stop) {
    return (stop.tv_sec - start.tv_sec) * 1000 + (stop.tv_usec - start.tv_usec) / 1000;
}

int *zero_square_matrix(int size, int *ms, int nb_init) {
    struct timeval start, stop;
    int *M = malloc(size*size*sizeof(int));

    gettimeofday(&start, NULL);
    int i,j;
    for(int k=0; k<nb_init; k++) {
        for (i=0; i<size; i++) {
            for (j=0; j<size; j++) {
                M[i*size + j] = 0;
            }
        }
    }
    gettimeofday(&stop, NULL);

    *ms = duration(start, stop);
    return M;

}

int *zero_square_matrix_rev(int size, int *ms, int nb_init) {
    struct timeval start, stop;
    int *M = malloc(size*size*sizeof(int));

    gettimeofday(&start, NULL);
    int i,j;
    for(int k=0; k<nb_init; k++) {
        for (i=0; i<size; i++) {
            for (j=0; j<size; j++) {
                M[j*size + i] = 0;
            }
        }
    }
    gettimeofday(&stop, NULL);

    *ms = duration(start, stop);
    return M;

}

int main(int argc, char **argv) {
    int nb_tests;
    int size;
    if (argc == 1 || argc > 3) {
        printf("usage %s SIZE [NB_TESTS]\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    if (argc == 2) {
        size=atoi(argv[1]);
        nb_tests = 100;
    } else if (argc == 3) {
        size=atoi(argv[1]);
        nb_tests = atoi(argv[2]);
    }

    int *M;
    int ms1,ms2;
    printf("SIZE      \t\t\t  NORMAL  \t\t\t  REVERSE\n");
    for (int i=size-3; i<size+3; i+=1) {
        M = zero_square_matrix(i, &ms1, nb_tests);
        M = zero_square_matrix_rev(i, &ms2, nb_tests);
        printf("%dx%d  \t\t\t  %d  \t\t\t  %d\n", i, i, ms1, ms2);
        free(M);
    }
    return 0;
}

#包括
#包括
#包括
int持续时间（结构时间值开始，结构时间值停止）{
返回（stop.tv_sec-start.tv_sec）*1000+（stop.tv_usec-start.tv_usec）/1000；
}
int*zero\u square\u矩阵（int size，int*ms，int nb\u init）{
结构timeval启动、停止；
int*M=malloc（size*size*sizeof（int））；
gettimeofday（&start，NULL）；
int i，j；
对于（int k=0；k
 #define SIZE 512

#define SIZE 513

#define SIZE 511

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>


int duration(struct timeval start, struct timeval stop) {
    return (stop.tv_sec - start.tv_sec) * 1000 + (stop.tv_usec - start.tv_usec) / 1000;
}

int *zero_square_matrix(int size, int *ms, int nb_init) {
    struct timeval start, stop;
    int *M = malloc(size*size*sizeof(int));

    gettimeofday(&start, NULL);
    int i,j;
    for(int k=0; k<nb_init; k++) {
        for (i=0; i<size; i++) {
            for (j=0; j<size; j++) {
                M[i*size + j] = 0;
            }
        }
    }
    gettimeofday(&stop, NULL);

    *ms = duration(start, stop);
    return M;

}

int *zero_square_matrix_rev(int size, int *ms, int nb_init) {
    struct timeval start, stop;
    int *M = malloc(size*size*sizeof(int));

    gettimeofday(&start, NULL);
    int i,j;
    for(int k=0; k<nb_init; k++) {
        for (i=0; i<size; i++) {
            for (j=0; j<size; j++) {
                M[j*size + i] = 0;
            }
        }
    }
    gettimeofday(&stop, NULL);

    *ms = duration(start, stop);
    return M;

}

int main(int argc, char **argv) {
    int nb_tests;
    int size;
    if (argc == 1 || argc > 3) {
        printf("usage %s SIZE [NB_TESTS]\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    if (argc == 2) {
        size=atoi(argv[1]);
        nb_tests = 100;
    } else if (argc == 3) {
        size=atoi(argv[1]);
        nb_tests = atoi(argv[2]);
    }

    int *M;
    int ms1,ms2;
    printf("SIZE      \t\t\t  NORMAL  \t\t\t  REVERSE\n");
    for (int i=size-3; i<size+3; i+=1) {
        M = zero_square_matrix(i, &ms1, nb_tests);
        M = zero_square_matrix_rev(i, &ms2, nb_tests);
        printf("%dx%d  \t\t\t  %d  \t\t\t  %d\n", i, i, ms1, ms2);
        free(M);
    }
    return 0;
}