c++ - 初始化 3d 数组的快速方法 (C++)

Question

在我的程序中，我需要创建一个大型 3d 数组 (~1GB) 我目前正在使用两个 for 循环来初始化数组:

float*** array = new float** [m_width];

for (unsigned int i = 0; i < m_width; i++)
{
    array3d[i] = new float * [m_height];
    for (unsigned int j = 0; j < m_height; j++)
    {
        array3d[i][j] = new float[m_layers];
    }
}

代码运行良好，但速度很慢。 所以我的问题是:是否有更快的方法来为多维数组初始化/保留内存？ (几乎可以立即创建一维数组)

Answer 1

您不是在创建 3D 阵列。您正在创建一个一维指针数组，每个指针指向一个一维指针数组，每个指针指向一个一维 float 数组。这在分配效率、缓存局部性、访问效率等方面完全不同。

如果您只创建一个大小为 width * height * depth 的数组，并使用索引算法来访问它，效率会更高。请记住，在 C++ 中拼写“动态数组”的标准方式是 std::vector；这对您来说尤其重要，因为 vector 值初始化它的所有元素(对于 float 意味着将它们初始化为 .0f)。你可以很容易地创建这样的东西:

class Array3d
{
  size_t height, depth;
  std::vector<float> data;

public:
  Array3d(size_t width, size_t height, size_t depth) :
    height(height),
    depth(depth),
    data(width * height * depth)
  {}

  float& at(size_t x, size_t y, size_t z)
  { return data[x * height * depth + y * depth + z]; }

  float at(size_t x, size_t y, size_t z) const
  { return data[x * height * depth + y * depth + z]; }
};

添加更多功能、安全检查等。

为什么这样快得多的原因:

• 关于分配:这只是对(相当昂贵的)动态分配机制的一次调用，而不是问题中的 width * height + height + 1 调用。

• 关于访问:这需要一些整数运算和一个指针取消引用才能访问任何数据成员。分离数组机制需要 3 次顺序内存提取(计算和偏移，在那里检索指针，偏移它，检索另一个指针，...)。