更新。net 6:

随着. net 6的发布，我决定是时候重新讨论这个话题了。我重写了new . net的测试代码，并按照每个部分至少运行一秒钟的要求运行它。基准测试是在AMD Ryzen 5600x上完成的。

Results? It's complicated. It seems that Single array is the most performant for smaller and large arrays (< ~25x25x25 & > ~200x200x200) and Jagged arrays being fastest in between. Unfortunately it seems from my testing that multi-dimensional are by far the slowest option. At best performing twice as slow as the fastest option. But! It depends on what you need the arrays for because jagged arrays can take much longer to initialize on 50^3 cube the initialization was roughly 3 times longer than single dimensional. Multi-dimensional was only a little bit slower than single dimensional.

结论?如果您需要快速的代码，请自己在将要运行它的机器上进行基准测试。CPU架构可以完成各个方法的相对性能变化。

数字!

Method name         Ticks/Iteration     Scaled to the best
Array size 1x1x1 (10,000,000 iterations):
Jagged:             0.15                4.28
Single:             0.035               1
Multi-dimensional:  0.77                22

Array size 10x10x10 (25,000 iterations):
Jagged:             15                  1.67
Single:             9                   1
Multi-dimensional:  56                  6.2

Array size 25x25x25 (25,000 iterations):
Jagged:             157                 1.3
Single:             120                 1
Multi-dimensional:  667                 5.56

Array size 50x50x50 (10,000 iterations):
Jagged:             1,140               1
Single:             2,440               2.14
Multi-dimensional:  5,210               4.57

Array size 100x100x100 (10,000 iterations):
Jagged:             9,800               1
Single:             19,800              2
Multi-dimensional:  41,700              4.25

Array size 200x200x200 (1,000 iterations):
Jagged:             161,622             1
Single:             175,507             1.086
Multi-dimensional:  351,275             2.17

Array size 500x500x500 (100 iterations):
Jagged:             4,057.413           1.5
Single:             2,709,301           1
Multi-dimensional:  5,359,393           1.98

不相信我?自己运行并验证。

注意:常量大小似乎给锯齿状数组一个边缘，但并不足以改变我的基准测试中的顺序。我在一些实例中测量到，当使用用户输入的大小时，锯齿状数组的性能下降了7%，对于单个数组没有差异，对于多维数组的性能下降非常小(~1%或更少)。它在中间最为突出，锯齿状阵列占据主导地位。

    using System.Diagnostics;

const string Format = "{0,7:0.000} ";
const int TotalPasses = 25000;
const int Size = 50;
Stopwatch timer = new();

var functionList = new List<Action> { Jagged, Single, SingleStandard, Multi };

Console.WriteLine("{0,5}{1,20}{2,20}{3,20}{4,20}", "Run", "Ticks", "ms", "Ticks/Instance", "ms/Instance");

foreach (var item in functionList)
{
    var warmup = Test(item);
    var run = Test(item);

    Console.WriteLine($"{item.Method.Name}:");
    PrintResult("warmup", warmup);
    PrintResult("run", run);
    Console.WriteLine();
}

static void PrintResult(string name, long ticks)
{
    Console.WriteLine("{0,10}{1,20}{2,20}{3,20}{4,20}", name, ticks, string.Format(Format, (decimal)ticks / TimeSpan.TicksPerMillisecond), (decimal)ticks / TotalPasses, (decimal)ticks / TotalPasses / TimeSpan.TicksPerMillisecond);
}

long Test(Action func)
{
    timer.Restart();
    func();
    timer.Stop();
    return timer.ElapsedTicks;
}

static void Jagged()
{
    for (var passes = 0; passes < TotalPasses; passes++)
    {
        var jagged = new int[Size][][];
        for (var i = 0; i < Size; i++)
        {
            jagged[i] = new int[Size][];
            for (var j = 0; j < Size; j++)
            {
                jagged[i][j] = new int[Size];
                for (var k = 0; k < Size; k++)
                {
                    jagged[i][j][k] = i * j * k;
                }
            }
        }
    }
}

static void Multi()
{
    for (var passes = 0; passes < TotalPasses; passes++)
    {
        var multi = new int[Size, Size, Size];
        for (var i = 0; i < Size; i++)
        {
            for (var j = 0; j < Size; j++)
            {
                for (var k = 0; k < Size; k++)
                {
                    multi[i, j, k] = i * j * k;
                }
            }
        }
    }
}

static void Single()
{
    for (var passes = 0; passes < TotalPasses; passes++)
    {
        var single = new int[Size * Size * Size];
        for (var i = 0; i < Size; i++)
        {
            int iOffset = i * Size * Size;
            for (var j = 0; j < Size; j++)
            {
                var jOffset = iOffset + j * Size;
                for (var k = 0; k < Size; k++)
                {
                    single[jOffset + k] = i * j * k;
                }
            }
        }
    }
}

static void SingleStandard()
{
    for (var passes = 0; passes < TotalPasses; passes++)
    {
        var single = new int[Size * Size * Size];
        for (var i = 0; i < Size; i++)
        {
            for (var j = 0; j < Size; j++)
            {
                for (var k = 0; k < Size; k++)
                {
                    single[i * Size * Size + j * Size + k] = i * j * k;
                }
            }
        }
    }
}

经验教训:总是在基准测试中包含CPU，因为它会有所不同。这次是吗?我不知道，但我怀疑是。

最初的回答:

我想更新一下，因为在。net Core中多维数组比锯齿数组更快。我运行了John Leidegren的测试，这些是。net Core 2.0预览版2的结果。我增加了维度值，使任何来自后台应用程序的可能影响变得不那么明显。

Debug (code optimalization disabled)
Running jagged 
187.232 200.585 219.927 227.765 225.334 222.745 224.036 222.396 219.912 222.737 

Running multi-dimensional  
130.732 151.398 131.763 129.740 129.572 159.948 145.464 131.930 133.117 129.342 

Running single-dimensional  
 91.153 145.657 111.974  96.436 100.015  97.640  94.581 139.658 108.326  92.931 


Release (code optimalization enabled)
Running jagged 
108.503 95.409 128.187 121.877 119.295 118.201 102.321 116.393 125.499 116.459 

Running multi-dimensional 
 62.292  60.627  60.611  60.883  61.167  60.923  62.083  60.932  61.444  62.974 

Running single-dimensional 
 34.974  33.901  34.088  34.659  34.064  34.735  34.919  34.694  35.006  34.796 

我调查了拆解，这是我的发现

[i][j][k] = i * j * k;需要执行34条指令

Multi [i, j, k] = i * j * k;需要执行11条指令

单个[i * dim * dim + j * dim + k] = i * j * k;需要执行23条指令

我无法确定为什么一维数组仍然比多维数组快，但我猜这与CPU上的一些优化有关

多维数组是(n-1)维矩阵。

所以int[，] square = new int[2,2]是一个方阵2x2, int[，] cube = new int[3,3,3]是一个立方-方阵3x3。比例不是必需的。

交错数组只是数组的数组——每个单元格包含一个数组的数组。

所以MDA是成比例的，JD可能不是!每个单元格可以包含任意长度的数组!

前言:本评论旨在解决okutane提供的关于锯齿数组和多维数组之间性能差异的答案。

一种类型因为方法调用而比另一种类型慢的断言是不正确的。其中一种比另一种慢，因为它的边界检查算法更复杂。您可以通过查看编译后的程序集而不是IL轻松验证这一点。例如，在我的4.5安装中，访问存储在ecx指向的二维数组中的元素(通过edx中的指针)，索引存储在eax和edx中，如下所示:

sub eax,[ecx+10]
cmp eax,[ecx+08]
jae oops //jump to throw out of bounds exception
sub edx,[ecx+14]
cmp edx,[ecx+0C]
jae oops //jump to throw out of bounds exception
imul eax,[ecx+0C]
add eax,edx
lea edx,[ecx+eax*4+18]

Here, you can see that there's no overhead from method calls. The bounds checking is just very convoluted thanks to the possibility of non-zero indexes, which is a functionality not on offer with jagged arrays. If we remove the sub, cmp, and jmps for the non-zero cases, the code pretty much resolves to (x*y_max+y)*sizeof(ptr)+sizeof(array_header). This calculation is about as fast (one multiply could be replaced by a shift, since that's the whole reason we choose bytes to be sized as powers of two bits) as anything else for random access to an element.

Another complication is that there are plenty of cases where a modern compiler will optimize away the nested bounds-checking for element access while iterating over a single-dimension array. The result is code that basically just advances an index pointer over the contiguous memory of the array. Naive iteration over multi-dimensional arrays generally involves an extra layer of nested logic, so a compiler is less likely to optimize the operation. So, even though the bounds-checking overhead of accessing a single element amortizes out to constant runtime with respect to array dimensions and sizes, a simple test-case to measure the difference may take many times longer to execute.

多维数组创建了一个很好的线性内存布局，而锯齿数组意味着几个额外的间接层次。

在一个jagged数组中查找值jagged[3][6] var jagged = new int[10][5]的工作方式如下:查找索引为3的元素(这是一个数组)，并查找该数组中索引为6的元素(这是一个值)。对于本例中的每个维度，都需要进行额外的查找(这是一种开销很大的内存访问模式)。

多维数组在内存中线性排列，实际值通过将索引相乘得到。然而，给定数组var mult = new int[10,30]，该多维数组的Length属性将返回元素的总数，即10 * 30 = 300。

锯齿数组的Rank属性总是1，但多维数组可以有任何Rank。任何数组的GetLength方法都可以用于获取每个维度的长度。对于本例中的多维数组，multi . getlength(1)返回30。

索引多维数组更快。例如，给定这个例子中的多维数组mult[1,7] = 30 * 1 + 7 = 37，获取索引为37的元素。这是一种更好的内存访问模式，因为只涉及一个内存位置，即数组的基址。

多维数组因此分配一个连续的内存块，而锯齿状数组不一定是正方形的，例如jagged[1]。长度不一定等于锯齿状的[2]。长度，这对任何多维数组都成立。

性能

在性能方面，多维数组应该更快。快了很多，但由于一个非常糟糕的CLR实现，它们没有。

 23.084  16.634  15.215  15.489  14.407  13.691  14.695  14.398  14.551  14.252 
 25.782  27.484  25.711  20.844  19.607  20.349  25.861  26.214  19.677  20.171 
  5.050   5.085   6.412   5.225   5.100   5.751   6.650   5.222   6.770   5.305 

第一行是锯齿数组的计时，第二行是多维数组第三行，应该是这样的。该程序如下所示，仅供参考，这是测试运行mono。(窗口时间有很大的不同，主要是由于CLR实现的变化)。

在窗口上，锯齿数组的计时非常优越，与我自己对多维数组查找应该是什么样子的解释大致相同，请参阅“Single()”。不幸的是，windows的jit编译器真的很愚蠢，这使得这些性能讨论很困难，有太多的不一致。

这些是我在windows上得到的时间，这里也是一样，第一行是锯齿数组，第二行是多维的，第三行是我自己的多维实现，注意这在windows上比mono慢多了。

  8.438   2.004   8.439   4.362   4.936   4.533   4.751   4.776   4.635   5.864
  7.414  13.196  11.940  11.832  11.675  11.811  11.812  12.964  11.885  11.751
 11.355  10.788  10.527  10.541  10.745  10.723  10.651  10.930  10.639  10.595

源代码:

using System;
using System.Diagnostics;
static class ArrayPref
{
    const string Format = "{0,7:0.000} ";
    static void Main()
    {
        Jagged();
        Multi();
        Single();
    }

    static void Jagged()
    {
        const int dim = 100;
        for(var passes = 0; passes < 10; passes++)
        {
            var timer = new Stopwatch();
            timer.Start();
            var jagged = new int[dim][][];
            for(var i = 0; i < dim; i++)
            {
                jagged[i] = new int[dim][];
                for(var j = 0; j < dim; j++)
                {
                    jagged[i][j] = new int[dim];
                    for(var k = 0; k < dim; k++)
                    {
                        jagged[i][j][k] = i * j * k;
                    }
                }
            }
            timer.Stop();
            Console.Write(Format,
                (double)timer.ElapsedTicks/TimeSpan.TicksPerMillisecond);
        }
        Console.WriteLine();
    }

    static void Multi()
    {
        const int dim = 100;
        for(var passes = 0; passes < 10; passes++)
        {
            var timer = new Stopwatch();
            timer.Start();
            var multi = new int[dim,dim,dim];
            for(var i = 0; i < dim; i++)
            {
                for(var j = 0; j < dim; j++)
                {
                    for(var k = 0; k < dim; k++)
                    {
                        multi[i,j,k] = i * j * k;
                    }
                }
            }
            timer.Stop();
            Console.Write(Format,
                (double)timer.ElapsedTicks/TimeSpan.TicksPerMillisecond);
        }
        Console.WriteLine();
    }

    static void Single()
    {
        const int dim = 100;
        for(var passes = 0; passes < 10; passes++)
        {
            var timer = new Stopwatch();
            timer.Start();
            var single = new int[dim*dim*dim];
            for(var i = 0; i < dim; i++)
            {
                for(var j = 0; j < dim; j++)
                {
                    for(var k = 0; k < dim; k++)
                    {
                        single[i*dim*dim+j*dim+k] = i * j * k;
                    }
                }
            }
            timer.Stop();
            Console.Write(Format,
                (double)timer.ElapsedTicks/TimeSpan.TicksPerMillisecond);
        }
        Console.WriteLine();
    }
}

交错数组是数组的数组，或者每一行包含一个自己的数组的数组。

这些数组的长度可以不同于其他行的长度。

声明和分配数组的数组

与常规多维数组相比，锯齿数组声明的唯一不同之处在于，我们不只有一对括号。对于锯齿状数组，每个维度都有一对括号。我们这样分配它们:

int [] [] exampleJaggedArray; jaggedArray = new int[2][]; jaggedArray[0] = new int[5]; jaggedArray[1] = new int[3];

初始化数组的数组

int[][] exampleJaggedArray = { New int[] {5,7,2}， New int[] {10,20,40}， 新的int[] {3,25} };

内存分配

锯齿数组是引用的聚合。锯齿状数组不直接包含任何数组，而是有指向它们的元素。大小是未知的，这就是为什么CLR只保留对内部数组的引用。在我们为锯齿状数组的一个数组元素分配内存之后，引用开始指向动态内存中新创建的块。

变量exampleJaggedArray存储在程序的执行堆栈中，并指向动态内存中的一个块，该块包含对内存中其他三个块的三个引用序列;它们每个都包含一个整数数组——锯齿数组的元素:

我正在解析ildasm生成的.il文件，以构建用于进行转换的程序集、类、方法和存储过程的数据库。我遇到了下面的问题，打断了我的解析。

.method private hidebysig instance uint32[0...,0...] 
        GenerateWorkingKey(uint8[] key,
                           bool forEncryption) cil managed

Serge Lidin于2006年出版的《Expert . net 2.0 IL汇编器》一书，第8章，原始类型和签名，149-150页解释了这一点。

<type>[]被称为<type>的Vector，

<type>[<bounds> [<bounds>**]]被称为<type>的数组

**表示可重复，[]表示可选。

示例:Let <type> = int32。

1) int32[……]是一个具有未定义的下界和大小的二维数组

2) int32[2…5]是一个下界为2，大小为4的一维数组。

3) int32[0, 0…]是一个下界为0且大小未定义的二维数组。

Tom