百万级二维数组遍历：行优先循环还是列优先循环更快？

百万级二维数组高效遍历：循环顺序优化

处理超大二维数组时，循环遍历的顺序直接影响程序效率。本文分析遍历一个100万元素（假设size为1000）二维数组matrix[x][y]的两种循环方式的性能差异，并解释其原因。

问题： 我们有两种遍历matrix[x][y]的方法：

方法一（行优先）：

for (int x = 0; x < size; x++) {   for (int y = 0; y < size; y++) {     // ...操作...   } }

方法二（列优先）：

for (int y = 0; y < size; y++) {   for (int x = 0; x < size; x++) {     // ...操作...   } }

哪种方法更快？为什么？

答案与分析：

虽然直觉上两种方法差异不大，但实际测试表明存在显著性能差距。这并非编译器优化导致，而是内存访问机制决定的。

二维数组通常以行优先方式存储在内存中。matrix[x][y]的内存地址与x和y的值密切相关。方法一（行优先遍历）导致内存访问跳跃式进行。访问matrix[x][y]时，程序先访问matrix[x][0]，再访问matrix[x][1]，依次类推。当内层循环结束，下一个访问元素matrix[x+1][0]与matrix[x][size-1]在内存中相距较远，造成缓存未命中，降低效率。

方法二（列优先遍历）则相反，内存访问更连续。程序依次访问matrix[0][y], matrix[1][y], matrix[2][y]…，这些元素在内存中连续存储，充分利用CPU缓存，提高效率。这类似于线性扫描一维数组。

因此，对于行优先存储的二维数组，列优先遍历（方法二）通常比行优先遍历（方法一）更快，因为它更好地利用了CPU缓存机制，减少了缓存未命中的次数。