直接访问数组元素与将其分配给变量

Question

在性能方面,最好是"直接"多次访问数组元素,还是将其值赋给变量并使用该变量？假设我将在以下代码中多次引用该值.

这个问题背后的原因是,访问数组元素可能每次完成时都需要一些计算成本,而不需要额外的空间.另一方面,将值存储在变量中会消除此访问成本,但会占用额外的空间.

// use a variable to store the value
Temp = ArrayOfValues(0)
If Temp > 100 Or Temp < 50 Then
    Dim Blah = Temp
    ...

// reference the array element 'directly'
If ArrayOfValues(0) > 100 Or ArrayOfValues(0) < 50 Then
    Dim Blah = ArrayOfValues(0)
    ...

我知道这是一个微不足道的例子,但假设我们在谈论实际使用中的更大规模(其中值将被多次引用),在什么时候需要考虑空间和计算时间之间的权衡(如果有的话)？

Answer 1

这是标记语言不可知论，但我真的不相信它是。这篇文章回答了这个问题的 C 和 C++ 版本。

优化编译器可以处理“裸”数组访问；在 C 或 C++ 中，如果中间没有调用任何函数，则没有理由认为编译器不会记住内存位置的值。例如

int a = myarray[19];
int b = myarray[19] * 5;
int c = myarray[19] / 2;
int d = myarray[19] + 3;

但是，如果 myarray 不仅定义为 int[]，而且实际上是某种“奇特”的东西，尤其是某些用户定义的容器类型以及operator[]()在另一个翻译单元中定义的函数，那么每次请求该值时都必须调用该函数（因为函数返回内存中某个位置的数据，而本地函数不知道该函数的结果是常量）。

即使使用“裸”数组，如果您围绕函数调用多次访问相同的内容，编译器同样必须假设该值已更改（即使它可以记住地址本身）。例如

int a = myarray[19];
NiftyFunction();
int b = myarray[19] * 8;

编译器无法知道 myarray[19] 在函数调用前后具有相同的值。

所以-一般来说，如果您知道一个值在局部范围内是常量，请将其“缓存”在局部变量中。您可以进行防御性编程并使用断言来验证您对事物的这种情况：

int a = myarray[19];
NiftyFunction();
assert(myarray[19] == a);
int b = a * 8;

最后一个好处是，如果它们没有埋在某个数组中，那么在调试器中检查值会容易得多。

Answer 2

内存消耗的开销非常有限，因为对于引用类型来说，它只是一个指针（几个字节），并且大多数值类型也只需要几个字节。

在大多数语言中，数组是非常有效的结构。获取索引不涉及任何查找，而只涉及一些数学运算（每个数组槽占用 4 个字节，因此第 11 个槽位于偏移量 40 处）。那么边界检查可能会产生一些开销。为新的本地变量分配内存并释放它也需要一些 CPU 周期。因此，最终还取决于通过复制到本地变量来消除多少数组查找。

事实是，你确实需要非常糟糕的硬件，或者有非常大的循环，这才变得非常重要，并且如果对其进行了适当的测试。我个人经常选择单独的变量，因为我发现它使代码更具可读性。

顺便说一句，你的例子很奇怪，因为你在创建本地变量之前进行了 2 次数组查找:) 这更有意义（消除了 2 次以上的查找）

Dim blah = ArrayOfValues(0)
if blah > 100 or blah < 50 then
...