如何加速指针解引用？

Question

这是我的代码：

#include <stdlib.h> //malloc

#define lineSize 16
#define columnSize 16
#define cellSize 16

int main()
{
    unsigned char*** tab;
    tab = malloc(sizeof(unsigned char**) * lineSize);
    for(unsigned int i = 0; i < lineSize; i++)
        tab[i] = malloc(sizeof(unsigned char*) * columnSize);
    for(unsigned int i = 0; i < lineSize; i++)
        for(unsigned int j = 0; j < columnSize; j++)
            tab[i][j] = malloc(sizeof(unsigned char) * cellSize);


    unsigned int line = 0;
    unsigned int column = 0;
    unsigned int cell = 0;

    unsigned char* ptr = &tab[line][column][cell];

    for(line = 0; line < lineSize; line++)
        for(column = 0; column < columnSize; column++)
            for(cell = 0; cell < cellSize; cell++)
                *ptr = ...;

    return 0;
}

这段代码会用在运行时才能确定的值来填充表格。

当lineSize、columnSize和cellSize较小时，没有太多问题。但是，当cellSize变成100000以上时，指针解引用的时间成本就变得很高了。因此，我考虑使用指针来避免解引用。

问题是，我不知道如何更新指针，以便跟随line、column或cell的更改而更新。

感谢您的帮助，谢谢。

编辑：更多解释：

随着lineSize、columnSize和cellSize越来越大，执行时间越长是可以预料的。但是，在循环内部花费了很多时间，而在循环内部，指针被解引用了16*16*100000次（当cellSize=100000时）。

如果我没错的话，解引用就像乘法一样：

tab[2][5][3] = tab + 2*16*100000 + 5*100000 + 3;

而像16*16*100000 这样的数学计算会很费时间。

所以为了避免这种计算，我想到了一个指针，它永久指向tab[line][column][cell]，但我不知道如何在cell增加时不必每次重新计算指针。

- Tom Clabault

---

为什么你不把地址的确定（即写入指针变量）放到循环中呢？如果你通过该指针多次访问，它可以节省时间。如果你没有这样做，那么引入指针是朝错误的方向迈出的一步。直接访问 tab[line][column][cell] 一两次即可。 - Yunnosch

@Yunnosch 将指针地址的决定直接移动到循环中不会有所帮助。它将做完全相同数量的计算，就好像我只是使用了 tab[line][column][cell]。 - Tom Clabault

这只对单个访问有效。实际上，首先存储指针的成本更高。所以就像我说的那样，是朝错误的方向迈出的一步。 - Yunnosch

你可以选择冒险的方式，即通过增加指针的差值（根据你的某种适当的数学计算）来实现。但是，这里有风险。 - Yunnosch

@Yunnosch 我会测试一下。 - Tom Clabault

Answer 1

使用3维数组时，除了最后一维以外，您不能将指针移动到新位置。您可以沿着cell维度移动ptr，但不能沿着其他维度移动。

要做到这一点，只需添加距离：

ptr2 = ptr + dist

您在编辑中提到的计算与解引用不同，它们是在将1-D数组解释为3-D数组时使用的。这将允许沿所有维度移动。

---

您可以执行以下操作：

for(line = 0; line < lineSize; line++) {
    unsigned char** my_line = tab[line];
    for(column = 0; column < columnSize; column++)
        unsigned char* my_col = my_line[column];
        for(cell = 0; cell < cellSize; cell++)
            unsigned char data = my_col[cell];

- alain

Answer 2

你的代码中存在未定义行为（UB）。

tab[line][column][cell]; 

不适用于单独分配的值。它仅适用于连续的内存块，容纳所有表元素的数组。您的内存块可以位于任何位置。

- 0___________

---

并不是 tab[line][column][cell] 不能工作，而是问题在于你无法像处理连续块一样在顶部进行操作并移动指针。 （虽然我没有给你点踩，但我理解你的意思，只是我认为第一句话可能会让人感到困惑） - vgru