为什么在 C 中迭代这样的数组效率低下？

Question

我正在读一本书，其中有这一段：

C 中的数组可以看作是一块连续的内存。更准确地说，数组的最后一维是连续部分。我们称之为行优先顺序。了解这一点以及在访问未缓存的数据时缓存错误将完整的缓存行加载到缓存中以防止后续缓存错误的事实，我们可以理解为什么使用 array[0][0] 访问维度为 10000x10000 的数组可能会加载 array[ 0][1] 在缓存中，但随后访问 array[1][0] 会产生第二个缓存错误，因为它与 array[0][0] 相距 sizeof(type)*10000 字节，因此肯定不是在同一缓存线上。这就是为什么这样迭代效率低下的原因：

#define ARRLEN 10000

int array[ARRLEN][ARRLEN];
size_t i, j;

for (i = 0; i < ARRLEN; ++i)
{
    for(j = 0; j < ARRLEN; ++j)
    {
        array[j][i] = 0;
    }
}

您能否向我解释一下他们在本段中试图解释的内容以及他们所谈论的“缓存故障”是什么？

Answer 1

将数组视为书中的页面。如果每页包含 1024 个字符，那么声明为的数组a[100][1024]就像一本 100 页的书。通过阅读每一页来阅读本书更有效。也就是说，您按照 a[0][0]、a[0][1]、...、a[0][1023]、a[1][0] 的顺序进行迭代。即，您阅读整页，然后翻页。如果您遍历最左边的索引，就像从每一页读取一个字符，在读取一个字符后翻页，然后在阅读完本书的末尾时返回到第 1 页以读取第二个字符。翻页是缓存错误。