程序局部性原理

存儲器系統是一個具備不同容量、成本和訪問時間的存儲設備。其訪問速度由快到慢，依次為CPU急促請你，告訴緩沖存儲器(SRAM)，主存儲器(DRAM)，磁盤，通過網絡連接的其他存儲設備。

每次CPU和主存之間的數據傳送都是通過一系列步驟完成的，局部性通常由兩種形式，時間局部性和空間局部性。時間局部性指的是：被引用過一次的存儲器位置在未來會被多次引用（通常在循環中）

空間局部性指的是：如果一個存儲器的位置被引用，那么將來他附件的位置也會被引用。

以下面一個例子來說明：這是一個二維數組的求和。

 

可以看出，在for循環中，是以行序為主序列對元素進行遍歷的，也就是說，先訪問第一行的元素，再訪問第二行元素。圖ｂ是二維數組的實際存儲情況，可以看出，在存儲器中，也是按照行序為主序進行存儲的。在對向量的訪問中，如果訪問的數序和存儲順序一致，並且是連續訪問，那么這種訪問具有良好的空間局部性。

實際例子說明：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

typedef int (*pFuncb)(int ,int);

#define A_NUM 10000000
#define B_NUM 1000
int A[A_NUM] = {0};
int B[B_NUM] = {0};

void t1(int a,int b)
{
    int i,j;
    for(i = 0; i < A_NUM ; i++)
        for(j = 0; j < B_NUM ;j++)
        B[j]++;
}

void t2(int a,int b)    //t2　花費的時間應該小於t1
{
    int i,j;
    for(i = 0; i < B_NUM ; i++)
        for(j = 0; j < A_NUM ;j++)
        A[j]++;
}

void Show_Run_Time(pFuncb test_func,void *prompt)
{
    clock_t start,end;

    start = clock();
    test_func(1,1);
    end = clock();

    printf(" %s %lf seconds is used!\n",prompt,((double)(end-start))/CLOCKS_PER_SEC);
}

int main()
{
    Show_Run_Time(t1,"t1 function");
    Show_Run_Time(t2,"t2 function");

    return 0;
}

執行結果如下：

可以看出，t2函數執行的時間小於t1,說明函數局部性好的代碼執行效率高。