Objectivec 通过指针算术访问数组值与 C 中的下标

你需要理解这种说法背后的原因.你有没有问过自己为什么它更快？让我们比较一些代码:

int i;
int a[20];

// Init all values to zero
memset(a, 0, sizeof(a));
for (i = 0; i < 20; i++) {
    printf("Value of %d is %d\n", i, a[i]);
}

它们都是零，真是令人惊讶:-问题是，在低级机器代码中，a[i]到底意味着什么？这意味着

1. 以内存中a的地址为例.

2. 向该地址添加i倍于a的单个项目的大小(int通常是四个字节).

3. 从该地址获取值.

因此，每次从a中提取一个值时，a的基址就会被加到i乘以4的结果中.如果只是取消引用指针，请执行步骤1.二,.不需要执行，只需执行步骤3.

考虑下面的代码.

int i;
int a[20];
int * b;

memset(a, 0, sizeof(a));
b = a;
for (i = 0; i < 20; i++) {
    printf("Value of %d is %d\n", i, *b);
    b++;
}

这个代码会更快...但即使是这样，差别也很小.为什么会更快？"*b"与步骤3相同.当然可以.然而，"b++"与第一步不同.第二步."b++"将使指针增加4.

(important for newbies: run ++分)

好吧，但为什么会更快呢？因为给指针加四比把i乘以四再加上指针要快.这两种情况都有加法运算，但在第二种情况下，没有乘法运算(避免了一次乘法所需的CPU时间).考虑到现代CPU的速度，即使数组是1百万个元素，我想知道您是否真的可以对差异进行基准测试.

通过查看编译器生成的程序集输出，可以判断现代编译器是否可以将其中任何一个优化为同样快的速度.您可以通过将"-S"选项(大写字母S)传递给GCC来实现.

下面是第一个C代码的代码(使用了优化级别-Os，这意味着优化代码大小和速度，但不要进行速度优化，这将显著增加代码大小，这与-O2和-O3不同):

_main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   %edi
    pushl   %esi
    pushl   %ebx
    subl    $108, %esp
    call    ___i686.get_pc_thunk.bx
"L00000000001$pb":
    leal    -104(%ebp), %eax
    movl    $80, 8(%esp)
    movl    $0, 4(%esp)
    movl    %eax, (%esp)
    call    L_memset$stub
    xorl    %esi, %esi
    leal    LC0-"L00000000001$pb"(%ebx), %edi
L2:
    movl    -104(%ebp,%esi,4), %eax
    movl    %eax, 8(%esp)
    movl    %esi, 4(%esp)
    movl    %edi, (%esp)
    call    L_printf$stub
    addl    $1, %esi
    cmpl    $20, %esi
    jne L2
    addl    $108, %esp
    popl    %ebx
    popl    %esi
    popl    %edi
    popl    %ebp
    ret

与第二个代码相同:

_main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   %edi
    pushl   %esi
    pushl   %ebx
    subl    $124, %esp
    call    ___i686.get_pc_thunk.bx
"L00000000001$pb":
    leal    -104(%ebp), %eax
    movl    %eax, -108(%ebp)
    movl    $80, 8(%esp)
    movl    $0, 4(%esp)
    movl    %eax, (%esp)
    call    L_memset$stub
    xorl    %esi, %esi
    leal    LC0-"L00000000001$pb"(%ebx), %edi
L2:
    movl    -108(%ebp), %edx
    movl    (%edx,%esi,4), %eax
    movl    %eax, 8(%esp)
    movl    %esi, 4(%esp)
    movl    %edi, (%esp)
    call    L_printf$stub
    addl    $1, %esi
    cmpl    $20, %esi
    jne L2
    addl    $124, %esp
    popl    %ebx
    popl    %esi
    popl    %edi
    popl    %ebp
    ret

当然，这是不一样的.104和108的数字差来自变量b(在第一个代码中，堆栈上少了一个变量，现在我们又多了一个，改变堆栈地址).for循环中真正的代码差异是

movl    -104(%ebp,%esi,4), %eax

与…相比

movl    -108(%ebp), %edx
movl    (%edx,%esi,4), %eax

实际上，在我看来，第一种方法似乎更快(！)，因为它发出一个CPU机器代码来执行所有工作(CPU为我们完成所有工作)，而不是有两个机器代码.另一方面，下面的两个汇编命令的运行时间可能比上面的一个更低.

作为结束语，我想说，根据您的编译器和CPU能力(CPU提供哪些命令以何种方式访问内存)，结果可能是任意一种.任何一个都可能更快/更慢.你不能确定，除非你只限于一个编译器(也就是一个版本)和一个特定的CPU.由于CPU可以在一个汇编命令中做越来越多的事情(很久以前，编译器真的需要手动获取地址，乘以i乘以4，然后在获取值之前将两者相加)，所以多年前曾经是绝对真理的语句现在越来越成问题.还有谁知道CPU内部是如何工作的？上面我比较了一个组装说明和另外两个组装说明.

我可以看出，指令的数量不同，指令需要的时间也不同.此外，这些指令在其机器表示中需要多少内存(毕竟它们需要从内存转移到CPU缓存)也是不同的.然而，现代CPU执行指令的方式与您输入指令的方式不同.他们将大指令(通常称为CISC)拆分成小个子指令(通常称为RISC)，这也使他们能够更好地优化程序流以提高内部速度.事实上，第一条单指令和下面的另外两条指令可能会产生same set of sub-instructions，在这种情况下，没有任何可测量的速度差.

关于Objective-C，它只是带有扩展的C.因此，在指针和数组方面，对C适用的一切对Objective-C也适用.如果另一方面使用对象(例如，NSArray或NSMutableArray)，则这是一种完全不同的野兽.但是，在这种情况下，无论如何都必须使用方法访问这些数组，没有指针/数组访问可供 Select .