二维数组遍历：下标法与指针法的较量

tiger1125

在图像的采集中，常常需要用到二维数组，这里数组的遍历是指按照一定的顺序访问数组中所有的元素。

在众多的遍历方法中，下标法和指针法是两种常用的方法。但在使用的时候，我们只需要选择其中的一种，那么如何选择呢？

相信很多人都会脱口而出：当然是指针法快啦！但实际上真的如此吗？下面我会用实验说明什么才是最快的。

由于这次面向的对象是freescale的单片机，所以编译用的IDE是Codewarrior for HCS12(X) V5.0。

为这两种方法各建立一个工程，对同样的二维数组进行遍历，然后用Hiwave Ture-Time Simulation进行仿真，分别记录下各自的执行的总时间。Hiwave中CPU执行的时间用时钟周期表示，时间越少效率越高。

好的，废话少说，开始验证……



下标法的源代码：

#include <hidef.h>     
#include "derivative.h"     

#include <stdio.h>


uchar temp;


void main(void) {

uchar a[3][4]=
  {
  {1,3,5,7},
  {9,11,13,15},
  {17,19,21,23}
  };
  uchar i,j;
  for(i=0;i<3;i++)
    for(j=0;j<4;j++)
      temp=a[j];
  for(;;) {
    _FEED_COP();
  }

}



编译通过后，进入仿真模式，在 _FEED_COP()这里设置一个断点，这样我们可以看到前面所有程序运行的总的时钟周期。

运行后的界面如下：



(原文件名:array_index.JPG)



看到任务栏的时钟周期了吧，473个Cycle。

也就是说，程序从开始执行到断点处，一共用了473个时钟周期。



接下来，我们测试一下指针法。



指针法程序代码：

#include <hidef.h>     
#include "derivative.h"     

#include <stdio.h>


uchar temp;


void main(void) {



  uchar a[3][4]=
  {
  {1,3,5,7},
  {9,11,13,15},
  {17,19,21,23}
  };
  uchar i,j;
  uchar (*p)[4]=a;
  for(i=0;i<3;i++)
    for(j=0;j<4;j++)
      temp=*(*(p+i)+j);

  for(;;) {
    _FEED_COP();
  }

}


从上面的程序可以看出，我们的程序执行的功能是一样的，只不过是用了另一种方法而已，

同样也是在_FEED_COP()这里设置一个断点，运行仿真，来一张截图：


(原文件名:array_point.JPG)



从任务栏的信息看出，执行到断点处一共用了477个Cycle。

结果摆在眼前，比起下标法多用了4个Cycle，可见是下标法更具效率



后记：

开始的时候，我也像很多人一样，在直觉上觉得指针法肯定比下标法要快，但是，对于不同架构的CPU，内存寻址的方法不一样，编译器对于用C语言指针生成的代码的实现方法也有各自的特色，对应的执行效率也不一样。



希望通过这一个小测试，能够引起大家的注意，对于没有把握的问题，不能想当然的认为，最直接的手段是通过试验来说明问题，而不是一味的猜想，这样是永远得不到正确的答案的。

tomhe666

这个，你这指针法写的明显不够优化，我觉得应该如下写再去比较谁快谁慢
for(unsgiend long I = 0; I<i*j; I++)
{
   temp = *p++;
}
（其中i,j为你的二维数组下标）

shark

较量啥呀，都说100遍了， a和 *(a+i) 完全等价， a[j]和*( *(a+i)+j) 完全等价。

指针运算只有在自加（减）的时候才可能快 。